KR101251049B1 - Stereoscopic 3d image system - Google Patents

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KR101251049B1
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김선호
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(주)네오텍소프트
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Abstract

본 발명은, 카메라, 영상처리부, 하프미러 및 1, 2 번 모니터를 포함하는 스테레오스코픽 3차원 영상 시스템에 있어서, 영상처리부는 카메라를 통해 촬영된 입력영상에서 전경을 추출하여 홀로그램 합성될 수 있도록 처리하고; 상기 추출된 전경은 1 번 모니터에 디스플레이되며; 상기 1 번 모니터에 디스플레이된 전경이 하프미러를 통해 2 번 모니터에 디스플레이되는 영상과 홀로그램 합성되는 것을 특징으로 하는, 스테레오스코픽 3차원 영상 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, 상기 영상처리부가 전경을 홀로그램 합성될 수 있도록 처리하는 것은 루마키매트(Luma-Key matte)를 이용하는 것을 특징으로 하는, 스테레오스코픽 3차원 영상 시스템에 관한 것이다.
The present invention, in the stereoscopic three-dimensional image system including a camera, an image processing unit, a half mirror and the first and second monitors, the image processing unit to extract the foreground from the input image photographed by the camera to process the hologram synthesis and; The extracted foreground is displayed on the first monitor; It relates to a stereoscopic three-dimensional imaging system, characterized in that the foreground displayed on the first monitor is synthesized holographically with the image displayed on the second monitor through a half mirror.
The present invention relates to a stereoscopic three-dimensional imaging system, characterized in that for processing the image processing unit to be holographically synthesized in the foreground using a luma-key matte.

Description

스테레오스코픽 3차원 영상 시스템{STEREOSCOPIC 3D IMAGE SYSTEM}Stereoscopic 3D Imaging System {STEREOSCOPIC 3D IMAGE SYSTEM}

본 발명은, 카메라, 영상처리부, 하프미러 및 1, 2 번 모니터를 포함하는 스테레오스코픽 3차원 영상 시스템에 있어서, 영상처리부는 카메라를 통해 촬영된 입력영상에서 전경을 추출하여 홀로그램 합성될 수 있도록 처리하고; 상기 추출된 전경은 1 번 모니터에 디스플레이되며; 상기 1 번 모니터에 디스플레이된 전경이 하프미러를 통해 2 번 모니터에 디스플레이되는 영상과 홀로그램 합성되는 것을 특징으로 하는, 스테레오스코픽 3차원 영상 시스템에 관한 것이다.The present invention, in the stereoscopic three-dimensional image system including a camera, an image processing unit, a half mirror and the first and second monitors, the image processing unit to extract the foreground from the input image photographed by the camera to process the hologram synthesis and; The extracted foreground is displayed on the first monitor; It relates to a stereoscopic three-dimensional imaging system, characterized in that the foreground displayed on the first monitor is synthesized holographically with the image displayed on the second monitor through a half mirror.

본 발명은, 상기 영상처리부가 전경을 홀로그램 합성될 수 있도록 처리하는 것은 루마키매트(Luma-Key matte)를 이용하는 것을 특징으로 하는, 스테레오스코픽 3차원 영상 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a stereoscopic three-dimensional imaging system, characterized in that for processing the image processing unit to be holographically synthesized in the foreground using a luma-key matte.

최근 들어, 대중 영상매체를 통하여 스테레오스코픽(stereoscopic) 3차원 영상을 구현하려는 연구가 활발하다.Recently, researches to implement stereoscopic 3D images through mass media have been actively conducted.

이러한 입체 영상 디스플레이 방식은 특별한 안경을 이용한 안경방식과 렌티큘라(Lenticular) 방식으로 나눌 수 있는데, 안경방식은 안경을 착용하여야 하므로 영상을 감상할 때 불편하고 부자연스럽다는 지적이 제기되고 있다.
Such a stereoscopic image display method can be divided into a glasses method using a special glasses and a lenticular (Lenticular) method, the glasses method has been pointed out that it is inconvenient and unnatural when watching the image because the glasses should be worn.

한편 2 가지 이상의 시점변화 영상을 실시간으로 합성함으로써 무안경 스테레오스코픽 입체 영상을 구현하려는 요구가 대두되고 있다. Meanwhile, there is a demand for realizing autostereoscopic stereoscopic stereoscopic images by synthesizing two or more viewpoint change images in real time.

이는 교육, 회의, 세미나, 진료, 면접 및 상담 등의 분야에서 이미 구현되어 있는 원격 화상 시스템에, 교육자, 발표자, 의사, 상담자 등의 전경 영상과 콘텐츠 영상을 실시간으로 합성하여 입체 영상을 구현함으로써 원격 시스템의 효과를 극대화하려는 것이라고 할 수 있다.
This is a remote image system that is already implemented in the fields of education, meetings, seminars, medical treatment, interviews and counseling, and realizes stereoscopic images by synthesizing the foreground images and contents images of educators, presenters, doctors, and counselors in real time. This is to maximize the effect of the system.

그런데 통상적으로 3D 입체 영상 콘텐츠를 제작하기 위해서는, 전경 영상의 대상자를 가상의 스튜디오 공간에서 특수한 장비나 조명 환경에서 촬영하는 과정과, 고가의 3D 전문 프로그램을 이용하여 콘텐츠를 생성하는 과정을 거치게 된다.In general, in order to produce 3D stereoscopic content, a subject of a foreground image is photographed in a special equipment or lighting environment in a virtual studio space, and a content is generated using an expensive 3D professional program.

또한 실시간 영상 합성을 위해서는 상당히 많은 연산량이 필요하므로 보통 고가의 전문 장비가 필요하게 된다.
In addition, real-time image synthesis requires a considerable amount of computation, which usually requires expensive specialized equipment.

따라서 기존에 설치되어 있거나 솔루션으로 제공되는 원격 화상 시스템과 연동되면서, 고가의 장비를 사용하지 않고 연산량을 감소하여 실시간으로 전경 영상을 원격 화상 인터페이스와 합성할 수 있는 기술이 절실하다 하겠다.
Therefore, the technology that can synthesize the foreground image with the remote video interface in real time by reducing the amount of computation without using expensive equipment while interworking with the remote video system installed or provided as a solution is needed.

한편 대한민국 공개특허공보 특2000-0074007호에는 입체 영상 디스플레이의 하프미러 가변장치가 기재되어 있다.Meanwhile, Korean Unexamined Patent Publication No. 2000-0074007 describes a half mirror variable apparatus of a stereoscopic image display.

이는 하프미러를 상, 하로 가변시켜 이차원 및 삼차원 영상을 선택적으로 디스플레이하는 것에 초점이 있는 것으로서, 하프미러를 이용하여 영상을 합성하는 시스템과는 관련이 없다고 하겠다.
This focuses on selectively displaying two-dimensional and three-dimensional images by varying the half mirror up and down, and is not related to a system for synthesizing images using the half mirror.

본 발명의 목적은, 기존에 설치되어 있거나 솔루션으로 제공되는 원격 화상 시스템과 연동되면서, 고가의 장비를 사용하지 않고 연산량을 감소하여 실시간으로 전경 영상을 원격 화상 인터페이스와 합성할 수 있는 스테레오스코픽 3차원 영상 시스템을 제공함에 있다.
An object of the present invention is to operate in conjunction with a remote image system that is already installed or provided as a solution, a stereoscopic three-dimensional that can synthesize the foreground image with the remote image interface in real time by reducing the amount of computation without using expensive equipment In providing an imaging system.

본 발명은, 카메라, 영상처리부, 하프미러 및 1, 2 번 모니터를 포함하는 스테레오스코픽 3차원 영상 시스템에 있어서, 영상처리부는 카메라를 통해 촬영된 입력영상에서 전경을 추출하여 홀로그램 합성될 수 있도록 처리하고; 상기 추출된 전경은 1 번 모니터에 디스플레이되며; 상기 1 번 모니터에 디스플레이된 전경이 하프미러를 통해 2 번 모니터에 디스플레이되는 영상과 홀로그램 합성되는 것을 특징으로 하는, 스테레오스코픽 3차원 영상 시스템을 제공함으로써, 기술적 과제를 해결하고자 한다.The present invention, in the stereoscopic three-dimensional image system including a camera, an image processing unit, a half mirror and the first and second monitors, the image processing unit to extract the foreground from the input image photographed by the camera to process the hologram synthesis and; The extracted foreground is displayed on the first monitor; By providing a stereoscopic three-dimensional imaging system, characterized in that the foreground displayed on the first monitor is synthesized with the image displayed on the second monitor through the half mirror, to solve the technical problem.

본 발명은, 상기 영상처리부가 전경을 홀로그램 합성될 수 있도록 처리하는 것은 루마키매트(Luma-Key matte)를 이용하는 것을 특징으로 하는, 스테레오스코픽 3차원 영상 시스템을 제공함으로써, 기술적 과제를 해결하고자 한다.
The present invention is to solve the technical problem by providing a stereoscopic three-dimensional imaging system, characterized in that for processing the image processing unit to be hologram-synthesized the foreground using a Luma-Key matte. .

본 발명인 스테레오스코픽 3차원 영상 시스템은, 기존에 설치되어 있거나 솔루션으로 제공되는 원격 화상 시스템과 연동되면서, 고가의 장비를 사용하지 않고 연산량을 감소하여 실시간으로 전경 영상을 원격 화상 인터페이스와 합성할 수 있는 현저한 효과를 보유하고 있다.
The stereoscopic three-dimensional imaging system of the present invention can be combined with a remote image system that is installed or provided as a solution, and can reduce the amount of computation without using expensive equipment to synthesize the foreground image with the remote image interface in real time. Has a significant effect.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테레오스코픽 3차원 영상 시스템의 주요 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 입력영상을 이용하여 1차전경을 분리한 결과의 일 예를 사진으로 나타낸 도면이다.
도 3은 마스크영상을 이용하여 2차전경을 분리한 결과의 일 예를 사진으로 나타낸 도면이다.
도 4는 2차전경에서 잡음 픽셀을 제거한 결과의 일 예를 사진으로 나타낸 도면이다.
도 5는 잡음 픽셀을 제거한 영상에서 빈공간을 채워넣기한 결과의 일 예를 사진으로 나타낸 도면이다.
도 6a는 알파매트를 1회 적용한 결과의 일 예를 사진으로 나타낸 도면이다.
도 6b는 알파매트를 3회 적용한 결과의 일 예를 사진으로 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 하프미러를 이용하여 전경 영상을 홀로그램 처리하여 원격 화상 인터페이스에 합성하는 과정의 일 예를 사진으로 나타낸 도면이다.
도 8은 하프미러를 이용하여 전경 영상을 홀로그램 처리하여 원격 화상 인터페이스에 합성한 결과의 일 예를 사진으로 나타낸 도면이다.
1 is a view schematically showing the main configuration of a stereoscopic 3D imaging system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an example of a result of separating the primary foreground mirror using an input image.
3 is a diagram illustrating an example of a result of separating the secondary front mirror using a mask image.
4 is a diagram illustrating an example of a result of removing a noise pixel from a secondary mirror.
5 is a diagram illustrating an example of a result of filling empty spaces in an image from which noise pixels are removed.
6A is a diagram illustrating an example of a result of applying an alpha mat once.
6B is a photograph showing an example of the result of applying the alpha matte three times.
7A to 7C are photographs illustrating an example of a process of holographically processing a foreground image using a half mirror to synthesize a remote image interface.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a result obtained by holographically processing a foreground image using a half mirror and synthesizing it into a remote image interface.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may properly define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.
Before describing the present invention with reference to the accompanying drawings, it should be noted that the present invention is not described or specifically described with respect to a known configuration that can be easily added by a person skilled in the art, Let the sound be revealed.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테레오스코픽 3차원 영상 시스템의 주요 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
1 is a view schematically showing the main configuration of a stereoscopic 3D imaging system according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 영상 합성 시스템은 카메라(100), 영상전처리부(200) 및 영상처리부(300)을 포함하도록 구성한다.
Real-time image synthesis system according to an embodiment of the present invention is configured to include a camera 100, the image pre-processing unit 200 and the image processing unit 300.

먼저, 영상전처리부(200) 및 영상처리부(300)에 포함된 각 모듈들은 다양한 시스템과 연동되어 동작되도록 설계되며, 또한 조건에 따라서는 영상전처리부(200)에 포함되는 각 모듈이 영상처리부(300)에 포함되거나 또는 그 반대의 경우도 가능하도록 구성될 수 있다는 것을 미리 밝혀둔다.
First, each module included in the image preprocessor 200 and the image processor 300 is designed to operate in conjunction with various systems, and depending on conditions, each module included in the image preprocessor 200 may be an image processor 300. It should be noted that it may be configured to be included in or vice versa.

또한 본 발명은 스테레오스코픽 입체 영상을 구현하기 위한 영상 합성에 초점을 맞추었기 때문에, 인물의 전체 모습 즉 머리에서 발끝까지 촬영할 수 있도록 카메라(100)가 설치됨을 밝혀둔다.
In addition, since the present invention focuses on image synthesis for realizing stereoscopic stereoscopic images, it turns out that the camera 100 is installed so that the entire body, ie, head to toe, of the person can be photographed.

바람직하게, 본 발명에 따른 카메라(100)는 90도 회전되어 고정 설치되도록 구성되는데, 이럴 경우 인물이 누워있는 것처럼 입력이 되나 카메라와 인물 사이의 거리를 단축할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.Preferably, the camera 100 according to the present invention is configured to be rotated 90 degrees fixedly, in which case the input is as if the person is lying down, but can reduce the distance between the camera and the person.

즉 일반적으로 카메라의 영상은 4:3이므로 인물 전체를 촬영하려면 카메라와 인물이 상당한 거리를 두어야 하는데, 이는 공간상의 제약을 야기할 수 있기 때문이다.
That is, since the camera's image is generally 4: 3, the camera and the person need to be separated from each other in order to shoot the whole person because this may cause a space limitation.

영상전처리부(200)는 비교영상을 생성하고, 비교영상으로부터 임계값을 추출하며, 배경영상을 전처리하는 등의 기능을 수행하는 구성으로서, 비교값처리부(210), 배경영상처리모듈 및 영상회전모듈을 포함하도록 구성된다.
The image preprocessor 200 is configured to perform a function of generating a comparison image, extracting a threshold value from the comparison image, and preprocessing the background image. The comparison value processor 210, the background image processing module, and the image rotation module are provided. It is configured to include.

비교값처리부(210)는 인물 전경을 추출하기 위하여 비교영상을 생성, 갱신하고, 임계값을 추출하는 기능을 수행하며, 비교영상갱신모듈 및 임계값추출모듈을 포함한다.
The comparison value processor 210 performs a function of generating and updating a comparison image and extracting a threshold value to extract the foreground of the person, and includes a comparison image update module and a threshold value extraction module.

비교영상갱신모듈은 입력영상과 비교하여 1차전경을 분리하기 위한 비교영상을 생성 및 갱신하는 기능을 수행한다.The comparison image update module performs a function of generating and updating a comparison image for separating the primary foreground image from the input image.

즉 인물이 움직이는 영역은 배경과 색상 차이가 나타나게 되므로, 인물 전경을 추출하기 위해서는 입력영상과 비교할 기준이 되는 영상을 생성 및 갱신하게 되는 것이다.
In other words, in the area where the person moves, the difference between the background and the color appears, and in order to extract the person foreground, an image that is a reference to be compared with the input image is generated and updated.

비교영상갱신모듈은 실시간 합성을 수행하기 전에 미리 비교영상을 생성하고, 그 이후에도 입력영상에서 인물이 없을 때에는 실시간으로 계속 갱신되도록 구성된다.
The comparison image update module is configured to generate a comparison image in advance before performing real-time synthesis, and continue to update in real time when there is no person in the input image thereafter.

임계값추출모듈은 비교영상으로부터 임계값을 추출하는 기능을 수행하는데, 이는 입력영상에서 전경을 추출하기 위한 비교값으로 기능한다.The threshold extraction module performs a function of extracting a threshold value from the comparison image, which serves as a comparison value for extracting the foreground from the input image.

즉 비교영상을 여러 영역 단위로 세분한 후에, 각각의 RGB 평균값, 색상(HUE) 임계값 및 밝기(Luminance) 임계값을 추출한다. That is, after subdividing the comparative image into units of several regions, respective RGB average values, color thresholds (HUE), and brightness thresholds are extracted.

바람직하게, 영역 단위는 사용자가 설정할 수 있는 것으로서, 이는 조명의 영향에 따라 민감하게 임계값을 적용할 수 있기 때문이다.Preferably, the area unit is set by the user since the threshold value may be sensitively applied according to the influence of the lighting.

또한 바람직하게, 비교영상은 실시간으로 계속 갱신되므로, 이로부터 추출되는 임계값 역시 지속적으로 갱신되도록 구성될 수 있다.
Also preferably, since the comparison image is continuously updated in real time, the threshold value extracted therefrom may also be configured to be continuously updated.

배경영상처리모듈은 사용자가 합성할 때 사용할 배경영상을 처리하는 기능을 수행하는데, 영상 데이터는 픽셀 RGB 값을 구조체로 변경하여 처리되도록 구성된다.The background image processing module performs a function of processing a background image to be used when the user synthesizes the image data. The image data is configured to be processed by changing a pixel RGB value into a structure.

즉 영상을 합성할 때 전경을 제외한 부분의 픽셀을 채워넣을 수 있도록 배경영상을 처리하는 것이다.In other words, when composing an image, the background image is processed so that the pixels of the part except the foreground can be filled.

설계조건에 따라, 원격 화상 인터페이스 화면을 배경영상으로 입력받아서 처리하도록 구성되거나 별도의 배경영상을 설정할 수도 있다.
Depending on the design conditions, the remote image interface screen may be configured to receive and process the background image or set a separate background image.

영상회전모듈은 비교영상과 배경영상을 270도 회전하는 기능을 수행하는데, 이는 카메라(100)가 90도 회전하여 설치한 것에서 기인한다.The image rotation module performs a function of rotating the comparative image and the background image by 270 degrees, which is due to the camera 100 being rotated by 90 degrees.

즉 카메라(100)를 통해 입력되는 영상이 90도 회전되어 입력되고 있지만, 모니터에는 정상적으로 디스플레이하여야 하므로, 영상을 회전시키는 기능이 필요하게 된다.
That is, although the image input through the camera 100 is rotated by 90 degrees, the monitor should be normally displayed on the monitor, so that a function of rotating the image is required.

영상처리부(300)는 입력영상에서 전경을 추출하고, 전경을 홀로그램 합성처리하기 위하여 알파매트 및 루마키매트를 생성하는 기능을 수행하는데, 영상회전모듈, 전경추출부(310) 및 홀로그램처리부(320)를 포함한다.
The image processor 300 extracts the foreground from the input image and generates alpha matte and luma key mats to hologram synthesize the foreground, and includes an image rotation module, a foreground extractor 310, and a hologram processor 320. ).

영상회전모듈은 상기 서술한 바와 같이 카메라(100)가 90도 회전되어 설치되어 있는 것을 보정하기 위한 것으로서, 입력영상을 270도 회전하는 기능을 수행한다.
The image rotation module is for correcting that the camera 100 is installed by being rotated by 90 degrees as described above, and serves to rotate the input image by 270 degrees.

전경추출부(310)는 입력영상으로부터 전경을 추출하는 기능을 수행하는데, 1차전경분리모듈, 마스크영상생성모듈, 2차전경분리모듈, 잡음픽셀제거모듈 및 빈공간채워넣기모듈을 포함한다.
The foreground extracting unit 310 performs a function of extracting the foreground from the input image, and includes a primary foreground separation module, a mask image generation module, a secondary foreground separation module, a noise pixel removing module, and a blank space filling module.

1차전경분리모듈은 비교값처리부(210)에서 추출된 임계값인 RGB 평균값을 이용하여 입력영상으로부터 1차전경을 분리하는 기능을 수행한다.The primary foreground separating module performs a function of separating the primary foreground from the input image using an RGB average value which is a threshold value extracted by the comparison value processor 210.

즉 비교영상과 입력영상의 픽셀별 RGB 값 비교를 수행한 후에 영역별 RGB 평균값을 넘는 픽셀을 1차전경으로 분리하게 된다.That is, after comparing the RGB value of each pixel of the comparison image and the input image, the pixels exceeding the RGB average value of each region are separated into the primary mirror.

여기에서, 1차전경은 대략적인 거친 전경으로서의 의미를 갖는 것으로서 다음 단계에서 수행할 연산량을 감소하기 위한 의의를 갖는다.
Here, the primary foreground has a meaning as a rough rough foreground, and has a meaning to reduce the amount of computation to be performed in the next step.

도 2는 입력영상을 이용하여 1차전경을 분리한 결과의 일 예를 사진으로 나타낸 도면으로서, 우측의 분리된 1차전경에는 배경 색과 유사한 색을 갖는 픽셀들이 1차전경에 포함되어 있는 것을 알 수 있다.
FIG. 2 is a photograph showing an example of a result of separating the primary foreground using an input image. In the separated primary foreground on the right side, pixels having a color similar to a background color are included in the primary foreground. Able to know.

마스크영상생성모듈은 1차전경을 이용하여 마스크영상을 생성하는 기능을 수행하는데, 전경으로 분리된 부분은 255의 값을 갖고 배경으로 분리된 부분은 0값으로 설정되도록 한다.
The mask image generation module performs a function of generating a mask image using the primary foreground mirror. The mask image generation module has a value of 255 for the part separated by the foreground and a value of 0 for the part separated by the background.

2차전경분리모듈은 비교값처리부(210)에서 추출된 임계값인 색상(HUE), 밝기(Luminance) 값 및 마스크영상을 이용하여 2차전경을 분리하는 기능을 수행한다.The secondary foreground separation module performs a function of separating the secondary foreground by using a color (HUE), a luminance value, and a mask image, which are threshold values extracted by the comparison value processor 210.

즉 마스크영상에서 255값을 갖는 픽셀을 중심으로 색상(HUE) 및 밝기(Luminance) 값을 비교하여 다시 전경 여부를 처리하게 된다.
That is, by comparing the color (HUE) and the brightness (Luminance) values with respect to the pixel having a value of 255 in the mask image is processed again whether the foreground.

도 3은 마스크영상을 이용하여 2차전경을 분리한 결과의 일 예를 사진으로 나타낸 도면으로서, 인물 다리 사이와 배경의 잡음이 사라진 것을 알 수 있다.FIG. 3 is a photograph showing an example of a result of separating the secondary front mirror using a mask image, and it can be seen that noise between the human legs and the background disappears.

그러나 배경과 비슷한 색상을 가진 전경이 손실되거나, 전경으로 인식되어야 할 부분에 빈 공이 생기는 등 전경에 잡음이 계속 포함되어 있음을 알 수 있다. However, you can see that the foreground continues to contain noise, such as losing a foreground that has a color similar to the background, or creating an empty ball in the area that should be recognized as the foreground.

이는 조명이나 빛반사에 민감하게 반응하는 배경 때문에 전경에 잡음이 포함되어 있는 것이라고 할 수 있다.
This is because the background contains noise in response to light or light reflections.

잡음픽셀제거모듈은 가로방향 및 세로방향으로 연이어 있는 픽셀의 개수를 이용하여 잡음픽셀을 제거하는 기능을 수행한다.The noise pixel removal module removes the noise pixel by using the number of pixels connected in the horizontal and vertical directions.

즉 넓이가 작은 픽셀들을 제거하기 위해서, 연이어 있는 전경 픽셀의 개수가 설정된 임계값보다 적을 경우 제거하도록 하는 것이다.In other words, in order to remove pixels having a small width, the number of consecutive foreground pixels is smaller than the set threshold value.

바람직하게, 잡음 픽셀의 방향성은 장소에 따라 다른 것으로서, 제거 순서도 임의적이긴 하나, 가로방향, 세로방향 순서로 잡음을 제거하도록 하는 것이 향상된 결과를 보이고 있는바 이를 따르도록 구성한다. Preferably, the directionality of the noise pixel is different depending on the location, and although the order of removal is arbitrary, the noise pixel is removed in the horizontal direction and the vertical direction, and thus, the improved result is configured.

또한 바람직하게, 마스크영상의 255값을 갖는 전경 픽셀을 중심으로 잡음 픽셀을 제거함으로써 연산량을 감소하게 한다.
Also, preferably, the amount of computation is reduced by removing the noise pixel around the foreground pixel having the 255 value of the mask image.

도 4는 2차전경에서 잡음 픽셀을 제거한 결과의 일 예를 사진으로 나타낸 도면으로서, 배경 잡음이 거의 제거되고 인물 전경만 남아 있는 상태이다.FIG. 4 is a photograph showing an example of a result of removing a noise pixel from a second foreground, in which a background noise is almost removed and only a foreground of a person remains.

그러나 배경과 비슷한 색상 때문에 전경에서 제거된 빈 공간을 해결해야되는 문제점이 남아있다.
However, a problem remains that the empty space removed from the foreground has to be solved because of the color similar to the background.

빈공간채워넣기모듈은 전경의 빈 공간을 입력영상을 이용하여 채워넣는 기능을 수행하게 된다.The empty space filling module performs a function of filling an empty space in the foreground with an input image.

즉 빈 공간 픽셀의 변경 여부 및/또는 상하좌우 픽셀들의 연관성을 비교하여 입력영상의 픽셀을 전경으로 채워넣는 작업을 수행하게 된다.That is, the pixel of the input image is filled with the foreground by comparing whether the empty space pixel is changed and / or the correlation of the pixels.

바람직하게, 전단계에서 변경이 되지 않은 상태는 인물의 안쪽으로 간주하고, 또한 세로 방향에 가중치를 주어서, 위와 아래의 픽셀을 비교하여 채워넣게 된다.Preferably, the unchanged state in the previous step is regarded as the inside of the person and is also weighted in the vertical direction to compare and fill the pixels above and below.

이는 인물 전경인 경우에는 팔과 다리가 아래 방향을 향하고 있다는 점에 착안하여 세로 방향에 가중치를 준 경우로서, 설계조건에 따라서는 다양하게 구현될 수 있음은 물론이다. This is a case where the foreground of the person is weighted in the vertical direction by paying attention to the fact that the arms and legs are facing downward, and of course, it can be variously implemented according to the design conditions.

또한 바람직하게, 마스크영상의 255값을 갖는 전경 픽셀을 중심으로 빈공간을 채워넣음으로써 연산량을 감소하게 한다.
Also, preferably, the amount of computation is reduced by filling the empty space around the foreground pixel having the value of 255 of the mask image.

도 5는 잡음 픽셀을 제거한 영상에서 빈공간을 채워넣기한 결과의 일 예를 사진으로 나타낸 도면으로서, 정밀하게 전경이 추출되었음을 알 수 있다.
FIG. 5 is a photograph showing an example of a result of filling empty spaces in an image from which noise pixels are removed, and it can be seen that the foreground is precisely extracted.

홀로그램처리부(320)는 추출된 전경 영상을 원격 화상 인터페이스와 홀로그램합성 처리하기 위하여 알파매트 및 루마키매트를 생성하는 기능을 수행하는데, 알파매트생성모듈 및 루마키매트생성모듈이 포함된다.
The hologram processing unit 320 performs a function of generating an alpha matte and a luma key mat to process the extracted foreground image with the remote image interface and hologram synthesis. The hologram processing unit 320 includes an alpha mat generating module and a luma key mat generating module.

알파매트생성모듈은 추출된 전경을 배경영상과 자연스럽게 합성하기 위해서 알파매트를 생성하는 기능을 수행한다.The alpha matte generation module performs the function of generating an alpha matte to naturally synthesize the extracted foreground with the background image.

즉 추출된 전경의 경계선에는 배경의 색상과 섞여 있는 픽셀이 존재하고 또한 계단 현상을 보이고 있는바, 이를 제거하여 정교한 합성을 위해서는 알파매트를 생성하여 이용하여야만 한다.
In other words, there are pixels mixed with the background color at the boundary of the extracted foreground, and it shows a step phenomenon. To remove it, an alpha matte must be generated and used for sophisticated composition.

바람직하게, 본 발명은 실시간 합성을 목표로 하기 때문에, Knockout 매팅, Bayesian 매팅, Poisson 매팅을 사용하지 않고 평균값 필터 마스크를 이용하여 알파매트를 구현한다.
Preferably, since the present invention aims at real time synthesis, the alpha matte is implemented using an average filter mask without using Knockout mating, Bayesian mating, or Poisson mating.

알파매트생성모듈은 마스크영상생성모듈에서 만들어진 마스크영상을 이용하여 0~255 사이의 값을 갖는 8비트 그레이스케일 알파매트를 생성한 후에, 평균값필터 마스크를 적용한다.
The alpha matte generation module generates an 8-bit grayscale alpha matte having a value between 0 and 255 using the mask image generated by the mask image generation module, and then applies an average value filter mask.

도 6a는 알파매트를 1회 적용한 결과의 일 예를, 도 6b는 알파매트를 3회 적용한 결과의 일 예를 사진으로 나타낸 도면이다.
FIG. 6A illustrates an example of the result of applying the alpha matte once, and FIG. 6B illustrates a photograph of an example of the result of applying the alpha matte three times.

도 6의 예는, 3x3 평균값 필터 마스크를 적용한 경우로서, 이는 본 발명의 일 예에 따른 영상 사이즈가 960x720 이기 때문에 320x240 사이즈에 비해 유효한 결과를 얻을 수 있기 때문이다.In the example of FIG. 6, a 3x3 average filter mask is applied, since an image size according to an example of the present invention is 960x720 and thus an effective result can be obtained compared to 320x240 size.

설계조건에 따라, 다른 종류의 평균값 필터 마스크를 채용할 수 있음은 물론이다.
It goes without saying that other types of average value filter masks may be employed depending on the design conditions.

도 6에 나타나 있듯이, 1회 적용한 결과에 비해서 3회 적용한 결과가 계단현상이 감소하였음을 알 수 있다. As shown in FIG. 6, it can be seen that the result of applying three times is reduced compared to the result of applying once.

그러나 여러 회수를 적용하게 되면 경계선이 모호하게 변하여 합성영상에서 전경이 어색한 형태로 나타날 수 있으므로, 이는 설계조건에 따라 적절히 설정하는 것이 바람직하다.
However, if the number of times is applied, the boundary line becomes ambiguous and the foreground may appear awkward in the synthesized image. Therefore, it is preferable to set this properly according to the design conditions.

루마키생성모듈은 추출된 전경을 그레이스케일로 변환하여 루마키매트(Luma-Key Matte)를 생성하고, 이를 이용하여 전경은 홀로그램 처리된다.
The luma key generation module converts the extracted foreground to grayscale to generate a luma-key matte, and the foreground is hologramized using the luma key matte.

도 7a 내지 도 7c는 하프미러를 이용하여 전경 영상을 홀로그램 처리하여 원격 화상 인터페이스에 합성하는 과정의 일 예를 사진으로 나타낸 도면이고, 도 8은 하프미러를 이용하여 전경 영상을 홀로그램 처리하여 원격 화상 인터페이스에 합성한 결과의 일 예를 사진으로 나타낸 도면이다.
7A to 7C are photographs illustrating an example of a process of holographically processing a foreground image using a half mirror to synthesize a remote image interface, and FIG. 8 is a remote image by hologram processing a foreground image using a half mirror. Figure 1 is a diagram showing an example of the result synthesized in the interface.

1 번 모니터에 전경 영상이 디스플레이되고, 이 영상이 하프미러를 통해서 2 번 모니터에 동기화되어 홀로그램 합성 처리되는 것을 알 수 있다.
It can be seen that the foreground image is displayed on the first monitor, and this image is synchronized to the second monitor through the half mirror to perform hologram synthesis.

설계조건에 따라서, 홀로그램 합성 처리된 영상을 별도로 저장하는 수단이 추가로 구성될 수 있음은 물론이다.
Depending on the design conditions, it is a matter of course that the means for separately storing the holographic synthesis processed image may be further configured.

한편, 상기에서 도 1 내지 도 6을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도 1 내지 도 9의 구성 및 기능에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
Meanwhile, the above descriptions using only FIGS. 1 to 6 describe only the main matters of the present invention, and the present invention is limited to the configurations and functions of FIGS. 1 to 9 as long as various designs are possible within the technical scope. It is obvious that it is not limited.

100: 카메라
200: 영상전처리부
210: 비교값처리부
300: 영상처리부
310: 전경추출부
320: 홀로그램처리부
100: camera
200: image preprocessing unit
210: comparison value processing unit
300: image processing unit
310: foreground extracting unit
320: hologram processing unit

Claims (6)

카메라; 영상전처리부; 영상처리부; 하프미러; 및 1, 2 번 모니터;를 포함하는 스테레오스코픽 3차원 영상 시스템에 있어서,
영상처리부는 카메라를 통해 촬영된 입력영상에서 전경을 추출하여 홀로그램 합성될 수 있도록 처리하고,
상기 추출된 전경은 1 번 모니터에 디스플레이되며,
상기 1 번 모니터에 디스플레이된 전경이 하프미러를 통해 2 번 모니터에 디스플레이되는 영상과 홀로그램 합성하되,
상기 전경의 추출과정은,
(a) 영상전처리부가 전경이 없는 상태의 비교영상을 실시간으로 갱신하고, 이로부터 기준 영역별 RGB 평균값, 색상(HUE) 및 밝기(Lumination) 임계값을 추출하고,
(b) 영상처리부는, 카메라로부터 입력되는 입력영상과, 상기 비교영상의 각 픽셀별 RGB 값을 비교한 후에 상기 영역별 RGB 평균값을 넘는 픽셀들을 1차 전경으로 분리하며,
(c) 상기 분리된 전경을 이용하여 마스크 영상을 생성하고,
(d) 상기 마스크 영상의 전경에 해당되는 픽셀들의 색상(HUE) 및 밝기 (Lumination)값을 상기 비교영상의 대응되는 픽셀의 값과 비교한 후에 상기 영역별 색상(HUE) 및 밝기(Lumination) 임계값을 넘는 픽셀들을 2차 전경으로 분리하며,
(e) 상기 2차 전경에서 가로 또는 세로방향으로 연이어 있는 픽셀의 개수가 기준값보다 적을 경우 잡음으로 검출하여 제거하고,
(f) 상기 잡음으로 인식되지 않았던 픽셀들을 상하좌우 픽셀들과 비교한 후에 빈 공간으로 검출하면 상기 입력영상으로 채워넣는 것을 특징으로 하는, 스테레오스코픽 3차원 영상 시스템.
camera; An image preprocessor; An image processor; Half mirror; In the stereoscopic three-dimensional imaging system comprising;
The image processor extracts the foreground from the input image captured by the camera and processes the hologram to be synthesized.
The extracted foreground is displayed on the first monitor,
The foreground displayed on the monitor 1 synthesizes the hologram with the image displayed on the monitor 2 through the half mirror,
The extraction process of the foreground,
(a) the image preprocessing unit updates in real time a comparison image without a foreground, and extracts RGB average value, color (HUE) and brightness threshold values for each reference region from the image area, and
(b) the image processing unit compares the input image input from the camera with the RGB values of each pixel of the comparison image, and then separates the pixels exceeding the RGB average value of each region into the primary foreground,
(c) generating a mask image using the separated foreground;
(d) a threshold of color and brightness of each area after comparing the color (HUE) and brightness (Lumination) values of pixels corresponding to the foreground of the mask image with the values of the corresponding pixels of the comparison image. Separate pixels beyond the value into a second foreground,
(e) If the number of pixels connected in the horizontal or vertical direction in the second foreground is less than the reference value, the noise is detected and removed;
and (f) comparing the pixels that were not recognized as the noise with the upper, lower, left, and right pixels, and then filling the input image when the empty space is detected.
제 1 항에 있어서,
상기 영상처리부가 전경을 홀로그램 합성될 수 있도록 처리하는 것은 루마키매트(Luma-Key matte)를 이용하는 것을 특징으로 하는, 스테레오스코픽 3차원 영상 시스템.
The method of claim 1,
And processing the image processing unit so that the foreground can be hologram-synthesized by using luma-key matte.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 영상처리부는, 평균값 필터 마스크를 적용한 알파매트를 생성한 후에, 상기 알파매트를 이용하여 상기 전경의 경계선에서 계단현상을 제거하는 것을 특징으로 하는, 스테레오스코픽 3차원 영상 시스템.
The method of claim 1,
The image processing unit, after generating an alpha matte to which the average value filter mask is applied, removes the step phenomenon from the boundary line of the foreground using the alpha matte, stereoscopic three-dimensional imaging system.
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