KR101204864B1 - 입체 영상 생성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입체 영상을 생성하는 기술에 있어서, 특히 객체(= 피검체)를 촬영한 모노 영상으로부터 입체 영상을 생성하는 장치에 관한 것으로, 객체를 촬영하여 제1영상을 출력하는 촬상소자와, 상기 객체까지의 거리를 측정하는 거리측정센서와, 상기 거리측정센서에서 측정된 값을 사용하여 상기 객체로부터 상기 촬상소자까지의 거리 값을 산출하는 거리 값 산출부와, 상기 거리 값을 사용하여 변이 값을 산출하는 변이 추정부와, 상기 제1영상에 상기 변이 값을 적용하여 상기 제1영상을 변이한 복수의 제2 및 3 영상들을 생성하는 변이 영상 생성부와, 상기 제2 및 3 영상들을 이용하여 입체 영상을 생성하는 입체 영상 생성부를 포함하는 제어기로 구성되고, 상기 변이 추정부는 상기 거리 값에 반비례한 상기 변이 값을 산출하고, 상기 촬상소자와 상기 거리측정센서는 캡슐형 내시경에 장착되고, 상기 제어기는 상기 캡슐형 내시경으로부터 상기 제1영상에 해당하는 제1신호와 상기 거리 측정 값에 해당하는 제2신호를 수신하는 장치, 그리고 그 장치를 이용하여 입체 영상을 생성하는 방법에 관한 발명이다.

Description

입체 영상 생성 장치{apparatus for generating stereo scopic image}

본 발명은 입체 영상을 생성하는 기술에 관한 것으로, 특히 객체(= 피검체)를 촬영한 모노 영상으로부터 입체 영상을 생성하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 입체 영상을 생성하기 위해서는 적어도 2개 이상의 촬상소자나 카메라를 사용한다.

2개의 촬상소자나 카메라를 사용하는 경우의 예를 들면, 그 2개의 촬상소자나 카메라를 통해 촬영된 2개의 영상을 합성하여 입체 영상을 생성한다.

상기와 같이 2개의 촬상소자나 카메라를 사용함에 따라 부품 비용이 많이 들며, 2개의 촬상소자나 카메라를 장착하기 위한 공간을 충분히 확보해야 하는 단점도 있다.

특히, 최근에 개발되어 의료 현장에서 여러 질병들을 진단하는데 사용되고 있는 캡슐형 내시경의 경우에는 소형 크기로 제작되어야 하기 때문에 다수 촬상소자를 장착하기에는 공간적 제약이 따른다. 그러한 제약 때문에 종래 기술에서는 하나의 촬상소자만을 사용하여 촬영된 모노 영상만을 제공할 수 밖에 없었다.

그러나, 여러 질병에 대한 보다 차원높은 진단을 위해서는 입체 영상을 제공할 필요성이 증가하고 있는 실정이다.

결국, 입체 영상 제공의 필요성과 영상 촬영 수단을 장착하기 위한 공간적 제약을 모두 해결할 수 있는 방안이 요구된다.

본 발명의 목적은 상기한 점을 감안하여 안출한 것으로, 하나의 촬상소자나 카메라만을 사용하여 촬영된 모노 영상(mono image)으로부터 입체 영상(stereo image)을 용이하게 생성하게 해주는 입체 영상 생성 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 입체 영상 생성 장치의 특징은, 객체를 촬영하여 제1영상을 출력하는 촬상소자와, 상기 객체까지의 거리를 측정하는 거리측정센서와, 상기 거리측정센서에서 측정된 값을 사용하여 상기 객체로부터 상기 촬상소자까지의 거리 값을 산출하는 거리 값 산출부와, 상기 거리 값을 사용하여 변이 값을 산출하는 변이 추정부와, 상기 제1영상에 상기 변이 값을 적용하여 상기 제1영상을 변이한 복수의 제2 및 3 영상들을 생성하는 변이 영상 생성부와, 상기 제2 및 3 영상들을 이용하여 입체 영상을 생성하는 입체 영상 생성부를 포함하는 제어기로 구성되고, 상기 변이 추정부는 상기 거리 값에 반비례한 상기 변이 값을 산출하고, 상기 촬상소자와 상기 거리측정센서는 캡슐형 내시경에 장착되고, 상기 제어기는 상기 캡슐형 내시경으로부터 상기 제1영상에 해당하는 제1신호와 상기 거리 측정 값에 해당하는 제2신호를 수신하는 것이다.

바람직하게, 상기 변이 추정부는 상기 거리 값에 반비례한 상기 변이 값을 산출한다.

바람직하게, 상기 변이 영상 생성부는 상기 제1영상을 상기 변이 값의 1/k (k>1) 값만큼 수평 변이하여 상기 제2 및 3 영상들을 생성한다. 여기서, 상기 k는 2인 것이 바람직하며, 그에 따라 상기 변이 영상 생성부는 상기 제1영상을 상기 변이 값의 1/k (k>1) 값만큼 좌측으로 변이하여 상기 제2영상을 생성하고, 상기 제1영상을 상기 변이 값의 1/k (k>1) 값만큼 우측으로 변이하여 상기 제3영상을 생성한다.

삭제

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본 발명에 따르면, 하나의 촬상소자나 카메라만을 사용하여 촬영된 모노 영상과 촬영된 객체까지의 거리 정보만을 사용하여 입체 영상을 간단히 생성할 수 있으므로, 입체 영상을 생성하기 위한 기본적인 부품 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 제품의 소형화를 실현하는데 도움이 된다.

특히, 본 발명을 캡슐형 내시경에 적용할 경우에는, 그 캡슐형 내시경에 거리를 측정하는 센서만을 부착하면 되므로 상대적으로 고가의 촬상소자를 여러 개 장착하지 않고도 입체 영상을 제공할 수 있다. 그에 따라, 기존보다 차원 높은 진단 결과를 얻을 수 있게 해준다. 예를 들어, 종래의 모노 영상만으로는 소화기의 종양이나 미란의 볼륨(volumn) 정보를 제공할 수 없었다. 그러나 본 발명을 이용함에 따라, 소화기의 종양이나 미란과 같이 볼륨(volumn) 정보가 요구되는 부위에 대한 병증을 보다 정밀하게 진단할 수 있게 해준다.

도 1은 본 발명에 따른 입체 영상 생성 장치의 기능적 구성을 나타낸 블록다이어그램.
도 2는 본 발명에서 입체 영상 생성 원리를 설명하기 위한 다이어그램.
도 3은 본 발명에 따른 입체 영상 생성 과정의 예를 나타낸 다이어그램.
도 4는 본 발명의 일 실 시 예에 따른 캡슐형 내시경에 장착된 촬상소자와 거리측정센서를 나타낸 다이어그램.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 입체 영상 생성 장치의 기능적 구성을 나타낸 블록다이어그램이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 입체 영상 생성 장치는 영상 촬영을 위한 촬상소자(10), 거리 측정을 위한 거리측정센서(20) 그리고 영상 데이터와 거리 값을 사용하여 입체 영상을 생성하는 제어기(30)로 구성된다.

촬상소자(10)는 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)와 같은 이미지센서로써 패키지 형태로 구현되며, 객체를 촬영하여 제1영상을 출력한다. 여기서, 제1영상은 모노 영상에 해당하며, 객체는 피사체로 간주되어야 한다. 특히, 본 발명에서는 하나의 촬상소자(10)만을 사용한다.

거리측정센서(20)는 객체까지의 거리를 측정하며, 그 객체는 촬상소자(10)에 의해 촬영된 대상인 것이 바람직하다.

즉, 하나의 객체에 대해 촬상소자(10)는 영상을 촬영하고, 그 영상이 촬영될 시에 거리측정센서(20)는 촬영되는 객체로부터 촬상소자(10)까지의 거리를 측정한다. 따라서, 촬상소자(10)에서 출력되는 영상신호와 거리측정센서(20)에서 출력되는 거리 측정 값은 동기되어 출력된다.

수신기(30)는 촬상소자(10)로부터 영상에 해당하는 제1신호를 수신하고 거리측정센서(20)로부터 거리 측정 값에 해당하는 제2신호를 수신한다. 여기서, 제1신호는 촬상소자(10)에 의해 촬영된 영상에 해당하는 영상신호이고 제2신호는 거리측정센서(20)에 의해 감지된 거리 값에 해당하는 거리 값 신호이다.

예로써, 본 발명의 입체 영상 생성 장치가 도 4와 같이 캡슐형 내시경에 적용되는 경우에는 전술된 촬상소자(10)와 거리측정센서(20)가 캡슐형 내시경에 장착되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 수신기(30)는 캡슐형 내시경으로부터 제1 및 2 신호를 무선통신으로 수신하는 것이 바람직하다.

도 4와 같이 캡슐형 내시경에 적용함에 따라, 본 발명에 따른 입체 영상 생성 장치는 촬상소자(10)와 거리측정센서(20)를 포함하는 원격의 터미널(= 캡슐형 내시경)과, 상기 원격의 터미널로부터 데이터를 수신하여 입체 영상을 생성하는 마스터 스테이션(= 워크 스테이션)으로 구성될 수 있으며, 수신기(30)는 원격의 터미널과 마스터 스테이션 간의 통신 연결 수단으로 동작한다.

그리고, 수신기(30)는 이하에서 설명되는 제어기(40)의 일부 구성으로써 구현될 수도 있으며, 그 경우에 제어기(40)가 원격의 터미널로부터 영상에 해당하는 제1신호와 거리 측정 값에 해당하는 제2신호를 수신하는 구조로 구현된다.

제어기(40)는 전술된 마스터 스테이션에 해당하는 것으로, 제어기(40)는 수신기(30)로부터 전달된 신호를 사용하여 입체 영상을 생성한다.

제어기(40)는 입력되는 거리 측정 값을 사용하여 객체로부터 촬상소자(10)까지의 거리 값을 산출하는 거리 값 산출부(41)와, 거리 값 산출부(41)의 출력에 해당하는 거리 값을 사용하여 변이 값을 산출하는 변이 추정부(42)와, 변이 추정부(42)의 출력에 해당하는 변이 값을 객체를 촬영한 영상에 적용하여 변이된 영상들을 생성하는 제1 및 2 변이 영상 생성부들(43,44)과, 제1 및 2 변이 영상 생성부들(43,44)의 출력에 해당하는 복수의 변이 영상들을 처리하여 입체 영상을 생성하는 입체 영상 생성부(45)로 구성된다.

거리 값 산출부(41)에서 거리 값을 산출하는 예를 도 4를 참조하여 설명하면, 촬상소자(10)와 거리측정센서(20) 사이의 거리(G)를 미리 알고 있는 상태에서 거리측정센서(20)에서 객체(W)까지의 거리를 측정하면, 촬상소자(10)에서 객체까지의 거리(A에서 W까지의 거리 = D)를 산출할 수 있다.

변이 추정부(42)는 거리 값 산출부(41)에서 출력된 거리 값을 사용하여 변이(Disparity) 값을 산출한다.

변이 추정부(42)의 동작 및 일 예를 도 2 및 3를 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에서 입체 영상 생성 원리를 설명하기 위한 다이어그램이고, 도 3은 본 발명에 따른 입체 영상 생성 과정의 예를 나타낸 다이어그램이다.

도 2에는 촬상소자(10)의 촬영 지점(A)을 중심으로 변이(Disparity = T)를 정의하기 위한 가상의 촬영 지점 C와 C"을 나타내었다.

본 발명은 하나의 촬상소자(10)로써 객체(W)를 촬영하여 그 촬상소자(10)와 동일한 축(X) 상의 C와 C"에 배치된 두 개의 촬상소자들에 의해 촬영되어 생성되는 입체 영상과 동일하게 생성하고자 하는 것이다.

여기서, 변이 추정부(42)에서 산출되는 변이(Disparity = T)는 C와 C" 간의 거리를 나타낸다.

본 발명에서 변이 추정부(42)는 아래 식 1과 같이 거리 값 산출부(41)에서 출력되는 거리 값(D)에 반비례한 값을 변이 값으로 추정한다.

[수학식 1]

[n는 상수]

제1 및 2 변이 영상 생성부(43,44)는 제1영상에 식 1의 변이 값을 적용하여 제1영상을 변이한 복수의 제2 및 3 영상들을 생성한다.

입체 영상 생성부(45)는 제1 및 2 변이 영상 생성부(43,44)에서 생성된 제2 및 3 영상들을 퓨젼 처리하여 입체 영상을 생성한다.

상기한 식 1을 적용하여 제어기(40)가 입체 영상을 생성하는 절차를 설명하면, 먼저 제어기(40)는 촬상소자(10)에 의해 객체를 촬영한 제1영상과 거리측정센서(20)에 의해 측정된 거리 측정 값을 획득한다.

이어, 제어기(40)의 거리 값 산출부(41)는 획득한 거리 측정 값을 사용하여 객체로부터 그 객체를 촬영한 지점까지의 거리 값(D)를 산출한다.

이어, 제어기(40)의 변이 추정부(42)는 산출된 거리 값(D)를 상기 식 1에 대입하여 그 거리에 반비례한 변이 값을 산출한다.

이어, 제어기(40)의 제1 및 2 변이 영상 생성부(43,44)는 산출된 변이 값을 적용하여 획득한 제1영상으로부터 변이된 복수의 제2 및 3 영상을 생성한다.

구체적으로, 제1 및 2 변이 영상 생성부(43,44)는 아래 식 2에 나타낸 바와 같이 변이 값의 분배된 값(d)을 사용하여 획득한 제1영상으로부터 변이된 제2 및 3 영상을 생성한다.

하나의 예로써, 제1 및 2 변이 영상 생성부(43,44)는 제1영상을 변이 값의 분배 값(d)만큼 수평 변이하여 제2 및 3 영상들을 생성한다. 즉, 제1 변이 영상 생성부(43)는 제1영상을 T/k만큼 좌측으로 변이하여 제2영상을 생성하고, 제2 변이 영상 생성부(44)는 제1영상을 T/k만큼 우측으로 변이하여 제3영상을 생성한다. 여기서, k>1이다.

[수학식 2]

다른 예로써, 본 발명에서는 상기 k를 2로 하여 제2 및 3 영상을 생성한다. 그에 따라, 제1 변이 영상 생성부(43)에서 생성되는 제2영상은 제1영상으로부터 분배 값 T/2만큼 좌측으로 변이한 영상이고, 제2 변이 영상 생성부(44)에서 생성되는 제3영상은 제1영상으로부터 분배 값 T/2만큼 우측으로 변이한 영상이다.

본 발명에서 분배 값으로 변이 값의 1/2 값을 사용하나, 상수 n에 의해 다양한 값으로 변경될 수 있다.

이어, 제어기(40)의 입체 영상 생성부(45)는 상기와 같이 생성된 제2 및 3 영상들을 처리하여 하나의 입체 영상을 생성한다.

한편, 제어기(40)는 입체 영상의 생성 후에 제1영상을 사용하여 그 생성된 입체 영상의 양측 일부를 보정한다. 즉, 제1영상을 분배 값만큼 변이함에 따라, 제2영상과 제1영상을 비교할 때 입체 영상에서는 제1영상의 좌측 일부가 나타나지 않으며, 제3영상과 제1영상을 비교할 때 입체 영상에서는 제1영상의 우측 일부가 나타나지 않는다. 따라서, 입체 영상을 생성한 후에 나타나지 않는 일부를 입체 영상에 보정할 수도 있다.

도 3에서 a는 제1영상을 좌측 변이한 제2영상 부분이고, c는 제1영상을 우측 변이한 제3영상 부분이다. 그리고 b는 제1영상에 해당하는 부분으로써 입체 영상에서는 제거되는 부분이다.

도 4는 본 발명의 일 실 시 예에 따른 캡슐형 내시경에 장착된 촬상소자와 거리측정센서를 나타낸 다이어그램으로, 본 발명의 입체 영상 생성 장치를 캡슐형 내시경에 적용할 경우의 예이다. 이 예에 대해서는 이미 전술하였으므로 그 설명은 생략한다.

지금까지 본 발명에 대하여 몇몇 실시예들을 들어 구체적으로 설명하였으나, 상기 실시예들은 본 발명을 이해하기 위한 설명을 위해 제시된 것이며, 본 발명의 범위가 상기 실시예에 제한되는 것은 아니다. 당업자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않고도 다양한 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 해석되어야 할 것이다.

10 : 촬상소자 20 : 거리측정센서
30 : 수신기 40 : 제어기
41 : 거리 값 산출부 42 : 변이 추정부
43 : 제1 변이 영상 생성부 44 : 제2 변이 영상 생성부
45 : 입체 영상 생성부

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 객체를 촬영하여 제1영상을 출력하는 촬상소자;
   상기 객체까지의 거리를 측정하는 거리측정센서;
   상기 거리측정센서에서 측정된 값을 사용하여 상기 객체로부터 상기 촬상소자까지의 거리 값을 산출하는 거리 값 산출부와, 상기 거리 값을 사용하여 변이 값을 산출하는 변이 추정부와, 상기 제1영상에 상기 변이 값을 적용하여 상기 제1영상을 변이한 복수의 제2 및 3 영상들을 생성하는 변이 영상 생성부와, 상기 제2 및 3 영상들을 이용하여 입체 영상을 생성하는 입체 영상 생성부를 포함하는 제어기로 구성되고,
   상기 변이 추정부는 상기 거리 값에 반비례한 상기 변이 값을 산출하고,
   상기 촬상소자와 상기 거리측정센서는 캡슐형 내시경에 장착되고,
   상기 제어기는 상기 캡슐형 내시경으로부터 상기 제1영상에 해당하는 제1신호와 상기 거리 측정 값에 해당하는 제2신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 생성 장치.
7. 삭제
8. 제 6 항에 있어서, 상기 변이 영상 생성부는,
   상기 제1영상을 상기 변이 값의 1/k (k>1) 값만큼 수평 변이하여 상기 제2 및 3 영상들을 생성하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 생성 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 k는 2인 것을 특징으로 하는 입체 영상 생성 장치.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 변이 영상 생성부는,
    상기 제1영상을 상기 변이 값의 1/k (k>1) 값만큼 좌측으로 변이하여 상기 제2영상을 생성하고,
    상기 제1영상을 상기 변이 값의 1/k (k>1) 값만큼 우측으로 변이하여 상기 제3영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 생성 장치.
11. 삭제

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