KR101336955B1 - Method and system for generating multi-view image - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 다시점 영상 생성 방법 및 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a method and a system for generating a multiview image.
3차원 디스플레이에 관한 관심이 크게 증가하는 가운데, 사용자는 단순한 정면에서의 깊이감이 아닌 보다 실제적인 3차원 입체감을 느낄 수 있는 디스플레이를 원하고 있다. 이를 위해서는 정면에서뿐만 아니라 다양한 시점에서도 사용자가 실제적인 3차원 입체감을 느낄 수 있도록 해야 한다. While interest in three-dimensional displays has increased greatly, the user wants a display that can feel a more realistic three-dimensional three-dimensional feeling than a sense of depth in the front. To this end, it is necessary to make the user feel a realistic three-dimensional stereoscopic feeling not only from the front but also from various viewpoints.
고품질의 다시점 영상을 확보하기 위한 가장 간단한 방법은 다수의 카메라를 사용하여 보다 많은 영상을 획득하는 것이다. 다만, 이러한 방법은 비용적인 문제뿐만 아니라 데이터량을 증가시키는 문제가 있다. 따라서, 다시점 영상은 소수의 카메라로 촬영된 제한된 시점의 영상으로부터 합성되는 것을 전제로 해야 한다.The simplest way to ensure high quality multiview images is to acquire more images using multiple cameras. However, this method has a problem of increasing data amount as well as a cost problem. Therefore, it should be assumed that a multi-view image is synthesized from a limited view image captured by a few cameras.
한편, 다시점 영상은 깊이 영상을 이용하여 기준 시점에서의 텍스쳐 영상을 3차원 공간으로 매핑시킨 후, 가상의 시점으로 투영(projection)시킴으로써 생성된다. 이 경우 기준 시점에서 보이지 않던 영역(occluded region)이 가상 시점 영상에는 보이게 되는 문제가 발생한다. 이를 해결하는 방법으로는 깊이 영상을 전처리하는 방식과 폐색 영역을 주변 텍스쳐로 채우는 방식이 있다.On the other hand, a multi-view image is generated by mapping a texture image at a reference viewpoint to a three-dimensional space using a depth image and then projecting to a virtual viewpoint. In this case, a problem occurs in which an excluded region is not visible in the virtual view image. The solution is to preprocess the depth image and to fill the occlusion area with the surrounding texture.
먼저, 깊이 영상을 전처리하는 방식은 필터링을 통해 깊이 영상을 평활화함으로써 가상 시점에서 발생하는 홀(hole)을 최소화하는 것이다. 다만, 이 방식은 전경 객체를 훼손시켜 시각적으로 일그러진 결과가 산출될 수 있다는 문제가 있다. 특히, 홀 영역이 큰 경우에는 적용이 어렵다.First, a method of preprocessing a depth image is to minimize a hole generated in a virtual view by smoothing the depth image through filtering. However, this method has a problem that a visually distorted result may be produced by damaging the foreground object. In particular, application is difficult when the hole area is large.
다음으로, 폐색 영역을 주변 텍스쳐로 채우는 방식은 홀 영역 주변을 객체와 배경으로 나누고, 홀 영역을 채우는 방식으로 수행된다. 다만, 이 방식은 일정 구조의 배경이나 수직 방향의 에지(edge)가 존재할 때 영상의 품질이 현저히 감소된다는 문제가 있다.Next, the method of filling the occluded area with the surrounding texture is performed by dividing the hole area around the object and the background and filling the hole area. However, this method has a problem in that the image quality is significantly reduced when there is a background of a predetermined structure or an edge in the vertical direction.
위와 같은 문제를 해결하기 위해 보간법, 인페이팅 방법, 텍스쳐 합성 방법, 깊이 영상 처리방식과 텍스쳐 이용방식을 조합한 다양한 기법 등이 제안되고 있으나, 여전히 홀 영역 및 경계면 영역에서 불연속 영역이 발생하는 등 영상의 품질 저하를 개선하는데 한계가 있다.In order to solve the above problems, various techniques such as interpolation method, in-patterning method, texture compositing method, depth image processing method and texture using method have been proposed, but there are still discontinuities in hole area and boundary area. There is a limit to improving image quality deterioration.
이와 관련하여 한국 공개특허 제10-2009-0062440호(발명의 명칭: 객체 또는 배경 분리를 이용한 다시점 정합 방법 및 장치)에는 객체 또는 배경의 분리를 통하여 각각의 깊이를 추정하고, 객체 또는 배경 분리 시에 컬러 정보와 함께 깊이 정보를 이용하는 객체 또는 배경 분리를 이용한 다시점 정합 방법 및 장치가 개시되어 있다. In this regard, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2009-0062440 (name of the invention: a method and apparatus for multi-view matching using object or background separation) estimates each depth through separation of an object or background, and separates an object or background. Disclosed are a method and an apparatus for multiview matching using object or background separation using depth information in conjunction with color information.
또한 한국 공개특허 제10-2011-0071528호(발명의 명칭: 스테레오 영상, 다시점 영상 및 깊이 영상 획득 카메라 장치 및 그 제어 방법)에는 스테레오 카메라에 깊이 정보 생성 기능과 중간 영상 생성 기능을 추가하여 스테레오 영상, 깊이 영상을 획득하는 구성이 개시되어 있다.
In addition, Korean Patent Publication No. 10-2011-0071528 (name of the invention: a stereo image, a multi-view image, and a depth image acquisition camera device and its control method) adds a depth information generation function and an intermediate image generation function to a stereo camera to add stereo. A configuration for obtaining an image and a depth image is disclosed.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일부 실시예는 기준 영상과 배경 영상을 동시에 취득하고, 각각을 깊이 영상과 함께 변환하여 제1 가상시점 영상 및 제 2 가상시점 영상을 생성하고, 이를 중첩함으로써 폐색 영역이 발생되지 않는 다시점 영상 생성 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the problems of the prior art described above, and some embodiments of the present invention simultaneously acquire a reference image and a background image, and convert each of them together with a depth image to convert the first virtual view image and the second virtual view. An object of the present invention is to provide a multi-view image generating method in which an image is generated and overlapped so that no occlusion area is generated.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 다시점 영상 촬영 카메라를 이용한 다시점 영상 생성 방법은 촬영 대상에 대한 기준 영상, 깊이 영상 및 배경 영상을 생성하는 단계, 상기 깊이 영상 및 상기 배경 영상에 기초하여 제 1 가상시점 영상을 생성하는 단계, 상기 기준 영상 및 상기 깊이 영상에 기초하여 제 2 가상시점 영상을 생성하는 단계 및 상기 제 1 가상시점 영상 및 상기 제 2 가상시점 영상을 중첩하여 최종 가상시점 영상을 생성하는 단계를 포함한다. As a technical means for achieving the above-described technical problem, a multi-view image generating method using a multi-view image shooting camera according to the first aspect of the present invention comprises the steps of generating a reference image, a depth image and a background image for the shooting target, Generating a first virtual view image based on the depth image and the background image, generating a second virtual view image based on the reference image and the depth image, and the first virtual view image and the second image And generating a final virtual view image by superimposing the virtual view images.
또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 다시점 영상 생성 시스템은 기준 영상을 촬영하는 기준 영상용 카메라, 배경 영상을 촬영하는 배경 영상용 카메라 및 깊이 영상을 촬영하는 깊이 카메라를 포함하는 카메라부, 상기 배경 영상 및 상기 깊이 영상에 기초하여 제 1 가상시점 영상을 생성하는 제 1 가상시점 영상 생성부, 상기 기준 영상 및 상기 깊이 영상에 기초하여 제 2 가상시점 영상을 생성하는 제 2 가상시점 영상 생성부, 상기 제 1 가상시점 영상 및 상기 제 2 가상시점 영상을 중첩하여 최종 가상시점 영상을 생성하는 영상 중첩부를 포함한다.In addition, the multi-view image generating system according to the second aspect of the present invention is a camera unit including a reference image camera for taking a reference image, a background image camera for taking a background image and a depth camera for taking a depth image, the A first virtual viewpoint image generator for generating a first virtual viewpoint image based on a background image and the depth image, and a second virtual viewpoint image generator for generating a second virtual viewpoint image based on the reference image and the depth image. And an image overlapping unit configured to overlap the first virtual view image and the second virtual view image to generate a final virtual view image.
또한, 본 발명의 제 3 측면에 따른 다시점 영상 생성 시스템은 기준 영상을 촬영하는 기준 영상용 카메라, 배경 영상을 촬영하는 배경 영상용 카메라 및 깊이 영상을 촬영하는 깊이 카메라를 포함하는 카메라부, 상기 배경 영상 및 상기 깊이 영상에 기초하여 제 1 가상시점 영상을 생성하는 제 1 가상시점 영상 생성부, 상기 기준 영상 및 상기 깊이 영상에 기초하여 제 2 가상시점 영상을 생성하는 제 2 가상시점 영상 생성부, 상기 제 1 가상시점 영상 및 상기 제 2 가상시점 영상을 중첩하여 최종 가상시점 영상을 생성하는 영상 중첩부를 포함한다.The multi-view image generating system according to the third aspect of the present invention includes a camera unit including a reference image camera photographing a reference image, a background image camera photographing a background image, and a depth camera photographing a depth image. A first virtual viewpoint image generator for generating a first virtual viewpoint image based on a background image and the depth image, and a second virtual viewpoint image generator for generating a second virtual viewpoint image based on the reference image and the depth image. And an image overlapping unit configured to overlap the first virtual view image and the second virtual view image to generate a final virtual view image.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단의 어느 실시예에 의하면, 기준 영상 및 깊이 영상과 별도로 전경이 제거되어 촬영된 배경 영상을 동시에 취득하여 사용함으로써 가상시점 영상 생성시 폐색 영역의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 폐색 영역 복원 과정에 수반되는 과정이 요구되지 않아 효율성이 증가되고, 복원 과정에서 발생되는 영상의 부자연스러움, 밝기값의 끊김 현상 등의 문제가 해결될 수 있다.According to an embodiment of the above-described problem solving means of the present invention, by generating and using the background image taken by removing the foreground separately from the reference image and the depth image at the same time it is possible to prevent the generation of occlusion area when generating the virtual viewpoint image. . Therefore, since the process involved in the occlusion area restoration process is not required, the efficiency is increased, and problems such as the unnaturalness of the image generated in the restoration process and the disconnection of the brightness value may be solved.
또한, 3D TV로 입력되는 자료 포맷을 기준 영상, 깊이 영상 및 배경 영상으로 구성함으로써 고품질의 다시점 영상을 실시간으로 생성할 수 있다. 이로 인해, 3D TV 단말기에서 동일한 프로세스를 적용할 수 있으므로 활용도가 높으며, 여러 시점에 대해 폐색 영역 및 끊김 현상이 없는 가상 시점 영상을 자동으로 생성할 수 있다.
In addition, a high quality multi-view image may be generated in real time by configuring a data format input to a 3D TV as a reference image, a depth image and a background image. As a result, since the same process can be applied to the 3D TV terminal, it is highly useful and can automatically generate a virtual viewpoint image having no occlusion area and no interruption for various viewpoints.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다시점 영상 생성 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다시점 영상 생성 방법을 도시한 도면이다.
도 3은 기준 영상 촬영용 카메라, 배경 영상 촬영용 카메라의 배치를 도시한 도면이다.
도 4는 기준 영상, 깊이 영상 및 배경 영상을 도시한 도면이다.
도 5는 제 1 가상시점 영상, 제 2 가상시점 영상 및 이를 중첩하여 생성된 최종 가상시점 영상을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a multiview image generating system according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a multi-view image generating method according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an arrangement of a reference image photographing camera and a background image photographing camera.
4 is a diagram illustrating a reference image, a depth image, and a background image.
FIG. 5 is a diagram illustrating a first virtual view image, a second virtual view image, and a final virtual view image generated by overlapping the virtual view image.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다시점 영상 생성 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a multiview image generating system according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 다시점 영상 생성 시스템(100)은 카메라부(110), 제 1 가상시점 영상 생성부(120), 제 2 가상시점 영상 생성부(130) 및 영상 중첩부(140)를 포함한다. The multi-view
카메라부(110)는 기준 영상(370)을 생성하는 기준 영상용 카메라(310), 배경 영상(360)을 생성하는 배경 영상용 카메라(320) 및 깊이 영상(380)을 생성하는 깊이 카메라(미도시)를 포함한다. 한편, 깊이 영상(380)은 깊이 카메라뿐만 아니라 다시점에서 촬영된 기준 영상간의 스테레오 정합을 통해 생성될 수도 있다.The
한편, 배경 영상용 카메라(320)는 기준 영상용 카메라(310)와 상이한 시점에서 배경 영역(330)만을 촬영하도록 배치될 수 있다. 또한, 배경 영상용 카메라(320)는 기준 영상용 카메라(310)와 동일한 시점에서 촬영하도록 배치될 수 있으며, 이 경우 전경(350)이 제거된 상태에서 배경 영역(330)만을 촬영하도록 배치된다.Meanwhile, the
제 1 가상시점 영상 생성부(120)는 배경 영상용 카메라(320)에서 생성된 배경 영상(360)과 깊이 카메라에서 생성된 깊이 영상(380)에 기초하여 제 1 가상시점 영상(510)을 생성한다. 또한, 제 2 가상시점 영상 생성부(130)는 기준 영상용 카메라(310)에서 생성된 기준 영상(370)과 깊이 카메라에서 생성된 깊이 영상(380)에 기초하여 제 2 가상시점 영상(520)을 생성한다. 제 1 가상시점 영상(510) 및 제 2 가상시점 영상(520)의 구체적은 생성 방법은 이하 도 2에서 설명한다.The first virtual
영상 중첩부(140)는 제 1 가상시점 영상(510)과 제 2 가상시점 영상(520)을 중첩하는 역할을 수행한다.The
제 1 가상시점 영상(510)과 제 2 가상시점 영상(520)을 중첩함으로써 제 2 가상시점 영상(520)에서 발생될 수 있는 폐색 영역(340)을 제 1 가상시점 영상(510)의 밝기값으로 대체하게 된다. 따라서 본 발명에 따른 다시점 영상 생성 시스템은 폐색 영역을 복원하기 위한 추가적인 작업을 요하지 않는다. By overlapping the first
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다시점 영상 생성 방법을 도시한 도면이고, 도 3은 기준 영상 촬영용 카메라, 배경 영상 촬영용 카메라의 배치를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a method of generating a multiview image according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram illustrating an arrangement of a camera for photographing a reference image and a camera for photographing a background image.
도 2를 참조하여 다시점 영상 생성 방법에 대해 설명한다. 먼저, 기준 영상(370), 깊이 영상(380) 및 배경 영상(360)을 생성한다(S210). 이때, 기준 영상(370)은 기준 영상용 카메라(310)를 통해 생성되고, 배경 영상(360)은 배경 영상용 카메라(320)를 통해 생성된다. 또한, 깊이 영상(380)은 다시점에서 촬영된 기준 영상(370)간의 스테레오 정합을 통해 생성하거나, 또는 깊이 카메라(미도시)를 이용하여 생성될 수 있다. A method of generating a multiview image will be described with reference to FIG. 2. First, a
한편, 도 3을 참조하여 배경 영상용 카메라의 배치를 설명하면 다음과 같다. 배경 영상용 카메라(320)는 기준 영상용 카메라(310)와 다른 시점에서 배경 영역(330)만을 촬영하도록 배치될 수 있다. 즉, 배경 영상용 카메라(320)는 촬영 각도를 전경(350)과 겹치지 않도록 설정하여 배치함으로써 배경 영역(330)만을 촬영하게 된다. Meanwhile, referring to FIG. 3, the arrangement of the background image camera is as follows. The
또한, 배경 영상용 카메라(320)는 기준 영상용 카메라(310)와 동일한 위치에서 촬영하되 전경(350)이 제거된 상태에서 배경 영역(330)만을 촬영할 수도 있다. In addition, the
도 4는 기준 영상, 깊이 영상 및 배경 영상을 도시한 도면이고, 도 5는 제 1 가상시점 영상, 제 2 가상시점 영상 및 이를 중첩하여 생성된 최종 가상시점 영상을 도시한 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a reference image, a depth image, and a background image, and FIG. 5 is a diagram illustrating a first virtual view image, a second virtual view image, and a final virtual view image generated by superimposing the images.
배경 영상용 카메라(320)를 통해 촬영된 배경 영상(360)에는 전경(350)이 제거된 상태에서 배경 영역(330)만 촬영된다. 기준 영상용 카메라(310)를 통해 촬영된 기준 영상(370)에는 전경(350) 및 배경 영역(330)이 모두 포함되어 촬영된다. 깊이 영상(380)은 깊이 카메라를 통해 촬영되며, 이때, 깊이 영상(380)의 깊이감은 흑백의 컬러를 통해 표현될 수 있다. In the
다시 도 2를 참조하면, 기준 영상(370), 깊이 영상(380) 및 배경 영상(360)을 생성한 후 깊이 영상(380) 및 배경 영상(360)에 기초하여 제 1 가상시점 영상(510)을 생성한다(S220).Referring back to FIG. 2, after generating the
제 1 가상시점 영상(510)을 생성하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 기준 좌표계 상에서 제 1 가상시점 영상 좌표에 대한 깊이 영상 좌표를 산출한다. 그 다음, 산출된 깊이 영상 좌표에 기초하여 배경 영상 좌표를 산출하고, 배경 영상 좌표에 해당하는 배경 영상의 밝기값을 구한다. 다음으로, 배경 영상의 밝기값을 제 1 가상시점 영상의 밝기값으로 할당한다. A process of generating the first
이와 같이, 제 1 가상시점 영상 좌표를 변경하고, 상기 과정을 생성하고자 하는 모든 제 1 가상시점 영상 좌표에 대해 반복하면 배경 영상(360)과 깊이 영상(380)으로부터 제 1 가상시점 영상(510)을 생성할 수 있다. 상기 과정은 영상의 한 픽셀에 해당되는 프로세스이므로 영상의 모든 픽셀에 대해 위와 같은 과정을 반복해야 제1 가상시점 영상(510)을 생성할 수 있다.As described above, when the first virtual view image coordinate is changed and repeated for all the first virtual view image coordinates to be generated, the first
이하에서는, 제 1 가상시점 영상 좌표를 산출하기 위한 과정을 구체적으로 설명한다. 기준 좌표계 상에서의 상기 제 1 가상시점 영상(510)을 촬영하기 위한 가상 카메라의 위치를 (Xp, Yp, Zp), 깊이 영상 좌표를 (X, Y, Z), 기준 좌표계와 상기 제 1 가상시점 영상(510)을 촬영하기 위한 가상 카메라 간의 회전이동행렬을 Rp, 상기 제 1 가상시점 영상(510)을 촬영하기 위한 가상 카메라의 초점거리를 fp, 스케일 상수를 sp 및 상기 제 1 가상시점 영상 좌표를 (xp, yp)라 할 때, 아래와 같은 행렬식을 이용하여 제 1 가상시점 영상 좌표에 대한 깊이 영상 좌표 (X,Y,Z)를 산출한다.Hereinafter, a process for calculating the first virtual viewpoint image coordinates will be described in detail. The position of the virtual camera for capturing the first
한편, 제 1 가상시점 영상(410)은 깊이 영상(380) 및 배경 영상(360)에 기초하여 생성하므로, 깊이 영상 좌표 (X,Y,Z)에 대한 배경 영상 좌표 (xb, yb)를 구해야 한다. 배경 영상 좌표는 기준 좌표계 상에서의 상기 배경 영상(360)을 촬영하기 위한 카메라의 위치를 (Xb, Yb, Zb), 기준 좌표계와 상기 배경 영상(360)을 촬영하기 위한 카메라 좌표계 간의 회전이동행렬 Rb, 상기 배경 영상(360)을 촬영하기 위한 카메라의 초점거리를 fb 및 스케일 상수를 sb라 할 때 아래와 같은 행렬식을 이용하여 깊이 영상 좌표 (X,Y,Z)에 대한 배경 영상 좌표(xb, yb)를 산출한다. Meanwhile, since the first virtual view image 410 is generated based on the
다음으로 다시 도 2를 참조하면, 깊이 영상(380) 및 기준 영상(370)에 기초하여 제 2 가상시점 영상(520)을 생성한다(S230).Next, referring back to FIG. 2, a second
제 2 가상시점 영상(520)을 생성하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 기준 좌표계 상에서 제2가상시점 영상(520)의 영상 좌표에 대한 깊이 영상 좌표를 산출한다. 그 다음, 산출된 깊이 영상 좌표에 기초하여 기준 영상 좌표를 산출하고, 기준 영상 좌표에 해당하는 기준 영상의 밝기값을 산출한다. 다음으로, 기준 영상의 밝기값을 제 2 가상 시점 영상의 밝기값으로 할당한다. A process of generating the second
이와 같이, 제 2 가상시점 영상 좌표를 변경하여, 상기 과정을 생성하고자 하는 가상시점 영상의 모든 좌표값에 대해 반복하면 기준 영상(370)과 깊이 영상(380)으로부터 제 2 가상시점 영상(520)을 생성할 수 있다.As described above, when the second virtual view image coordinate is changed and repeated for all coordinate values of the virtual view image to generate the process, the second
이하에서는, 제 2 가상시점 영상 좌표를 산출하기 위한 과정을 구체적으로 설명한다. 기준 좌표계 상에서의 제 2 가상시점 영상(520)을 촬영하기 위한 가상카메라의 위치를 (Xp, Yp, Zp), 깊이 영상 좌표를 (X, Y, Z), 기준 좌표계와 상기 제 2 가상시점 영상(520)을 촬영하기 위한 가상카메라 간의 회전이동행렬을 Rp, 상기 제 2 가상시점 영상(520)을 촬영하기 위한 가상카메라의 초점거리를 fp, 스케일 상수를 sp 및 상기 제 2 가상시점 영상 좌표를 (xp, yp)라 할 때 아래와 같은 행렬식을 이용하여 제 2 가상시점 영상 좌표에 대한 깊이 영상 좌표 (X,Y,Z)를 산출한다.Hereinafter, a process for calculating the second virtual viewpoint image coordinates will be described in detail. The position of the virtual camera for capturing the second
한편, 제 2 가상시점 영상(520)은 깊이 영상(380) 및 기준 영상(370)에 기초하여 생성하므로, 깊이 영상 좌표 (X,Y,Z)에 대한 기준 영상 좌표 (xr, yr)를 구해야 한다. 기준 영상 좌표는 기준 좌표계 상에서의 상기 기준 영상(370)을 촬영하기 위한 카메라의 위치를 (Xr, Yr, Zr), 기준 좌표계와 상기 기준 영상(370)을 촬영하기 위한 카메라 좌표계 간의 회전이동행렬을 Rr, 상기 기준 영상(370)을 촬영하기 위한 카메라의 초점거리를 fr 및 스케일 상수를 sr이라 할 때 아래와 같은 행렬식을 이용하여 깊이 영상 좌표 (X,Y,Z)에 대한 기준 영상 좌표(xr, yr)을 산출한다. Meanwhile, since the second
이와 같이, 생성된 제 2 가상시점 영상(520)은 전경(350)이 존재하므로 가림 현상이 발생된 부분에 대해서는 폐색 영역(340) 또는 밝기값이 일그러지는 영역이 발생된다. 이러한 현상은 제 1 가상시점 영상(510)과 제 2 가상시점 영상(520)을 중첩함으로써 제거할 수 있는바, 이하에서 설명하도록 한다. As described above, since the
제 1 가상시점 영상(510)과 제 2 가상시점 영상(520)이 생성되면, 제 1 가상시점 영상(510)과 제 2 가상시점 영상(520)을 중첩하여 최종 가상시점 영상(530)을 생성한다(S240).When the first
폐색 영역(340)이 제거된 최종 가상시점 영상(530)은 제 1 가상시점 영상(510)과 제 2 가상시점 영상(520)을 중첩함으로써 생성된다. 제 1 가상시점 영상(510)에는 전경(350)이 존재하지 않으므로 폐색 영역(340)이 발생하지 않는다. 반면, 제 2 가상시점 영상(520)은 기준 영상(370)의 전경(350)이 존재하고 있으므로, 폐색 영역(340)이 발생되거나 밝기값이 어색하게 일그러진 영역이 발생한다. 따라서, 이러한 부분을 폐색 영역(340)이 발생되지 않은 제 1 가상시점 영상(510)의 밝기값으로 대체함으로써 제거할 수 있다.The final
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
100: 다시점 영상 생성 시스템 110: 카메라부
120: 제 1 가상시점 영상 생성부 130: 제 2 가상시점 영상 생성부
140: 영상 중첩부 310: 기준 영상용 카메라
320: 배경 영상용 카메라 330: 배경 영역
340: 폐색 영역 350: 전경
360: 배경 영상 370: 기준 영상
380: 깊이 영상 510: 제 1 가상시점 영상
520: 제 2 가상시점 영상 530: 최종 가상시점 영상100: multi-view image generation system 110: camera unit
120: first virtual viewpoint image generator 130: second virtual viewpoint image generator
140: image superimposing unit 310: camera for reference video
320: background image camera 330: background area
340: occlusion area 350: foreground
360: background video 370: reference video
380: Depth image 510: First virtual view image
520: Second virtual viewpoint image 530: Final virtual viewpoint image
Claims (10)
촬영 대상에 대한 기준 영상, 깊이 영상 및 배경 영상을 생성하는 단계,
상기 깊이 영상 및 상기 배경 영상에 기초하여 제 1 가상시점 영상을 생성하는 단계,
상기 기준 영상 및 상기 깊이 영상에 기초하여 제 2 가상시점 영상을 생성하는 단계 및
상기 제 1 가상시점 영상 및 상기 제 2 가상시점 영상을 중첩하여 최종 가상시점 영상을 생성하는 단계를 포함하는 다시점 영상 촬영 카메라를 이용한 다시점 영상 생성 방법.
In the multi-view video generating method using a multi-view video camera,
Generating a reference image, a depth image, and a background image of the photographing target;
Generating a first virtual view image based on the depth image and the background image;
Generating a second virtual view image based on the reference image and the depth image; and
And generating a final virtual viewpoint image by overlapping the first virtual viewpoint image and the second virtual viewpoint image.
상기 제 1 가상시점 영상을 생성하는 단계는
기준 좌표계 상에서 깊이 영상 좌표를 산출하는 단계,
상기 깊이 영상 좌표에 기초하여 배경 영상 좌표를 산출하는 단계,
상기 배경 영상 좌표에 해당하는 배경 영상의 밝기값을 구하는 단계 및
상기 배경 영상의 밝기값을 제 1 가상시점 영상의 밝기값으로 할당하여 제 1 가상시점 영상 좌표를 변경하는 단계를 포함하는 다시점 영상 촬영 카메라를 이용한 다시점 영상 생성 방법.
The method of claim 1,
Generating the first virtual view image is
Calculating depth image coordinates on a reference coordinate system;
Calculating a background image coordinate based on the depth image coordinate;
Obtaining a brightness value of the background image corresponding to the background image coordinates; and
And changing a first virtual viewpoint image coordinate by allocating a brightness value of the background image as a brightness value of a first virtual viewpoint image.
상기 제 1 가상시점 영상 좌표에 대한 깊이 영상 좌표는
기준 좌표계 상에서의 상기 제 1 가상시점 영상을 촬영하기 위한 가상 카메라의 위치를 (Xp, Yp, Zp), 깊이 영상 좌표를 (X, Y, Z), 기준 좌표계와 상기 제 1 가상시점 영상을 촬영하기 위한 가상 카메라 간의 회전이동행렬을 Rp, 상기 제 1 가상시점 영상을 촬영하기 위한 가상 카메라의 초점거리를 fp, 스케일 상수를 sp 및 상기 제 1 가상시점 영상 좌표를 (xp, yp)라 할 때,
을 이용하여 산출하고,
상기 제 1 가상시점 영상 좌표에 대한 배경 영상 좌표 (xb, yb)는
기준 좌표계 상에서의 상기 배경 영상을 촬영하기 위한 카메라의 위치를 (Xb, Yb, Zb), 기준 좌표계와 상기 배경 영상을 촬영하기 위한 카메라 좌표계 간의 회전이동행렬 Rb, 상기 배경 영상을 촬영하기 위한 카메라의 초점거리를 fb 및 스케일 상수를 sb라 할 때,
을 이용하여 산출하는 것인 다시점 영상 촬영 카메라를 이용한 다시점 영상 생성 방법.
3. The method of claim 2,
Depth image coordinates with respect to the first virtual view image coordinates
The position of the virtual camera for capturing the first virtual viewpoint image on a reference coordinate system (X p , Y p , Z p ), the depth image coordinates (X, Y, Z), the reference coordinate system and the first virtual viewpoint The rotational movement matrix between the virtual cameras for capturing the image is R p , the focal length of the virtual camera for capturing the first virtual viewpoint image is f p , the scale constant is s p, and the first virtual viewpoint image coordinate is (x p , y p )
Calculated using
The background image coordinates (x b , y b ) with respect to the first virtual view image coordinate are
The position of the camera for capturing the background image on the reference coordinate system (X b , Y b , Z b ), the rotational movement matrix R b between the reference coordinate system and the camera coordinate system for capturing the background image, and the background image When the camera's focal length is f b and the scale constant is s b ,
Multi-view image generation method using a multi-view video shooting camera that is calculated by using.
상기 제 2 가상시점 영상을 생성하는 단계는
기준 좌표계 상에서 깊이 영상 좌표를 산출하는 단계,
상기 깊이 영상 좌표에 기초하여 기준 영상 좌표를 산출하는 단계,
상기 기준 영상 좌표에 해당하는 기준 영상의 밝기값을 산출하는 단계 및
상기 기준 영상의 밝기값을 제 2 가상 시점 영상의 밝기값으로 할당하여 제 2 가상 시점 영상 좌표를 변경하는 단계를 포함하는 다시점 영상 촬영 카메라를 이용한 다시점 영상 생성 방법.
The method of claim 1,
Generating the second virtual view image is
Calculating depth image coordinates on a reference coordinate system;
Calculating reference image coordinates based on the depth image coordinates;
Calculating brightness values of the reference image corresponding to the reference image coordinates; and
And changing a second virtual view image coordinate by assigning a brightness value of the reference image as a brightness value of a second virtual view image.
상기 제 2 가상시점 영상 좌표에 대한 깊이 영상 좌표는
기준 좌표계 상에서의 제 2 가상시점 영상을 촬영하기 위한 가상카메라의 위치를 (Xp, Yp, Zp), 깊이 영상 좌표를 (X, Y, Z), 기준 좌표계와 상기 제 2 가상시점 영상을 촬영하기 위한 가상카메라 간의 회전이동행렬을 Rp, 상기 제 2 가상시점 영상을 촬영하기 위한 가상카메라의 초점거리를 fp, 스케일 상수를 sp 및 상기 제 2 가상시점 영상 좌표를 (xp, yp)라 할 때,
을 이용하여 산출하고,
상기 제 2 가상시점 영상의 좌표에 대한 기준 영상 좌표 (xr, yr)은
기준 좌표계 상에서의 상기 기준 영상을 촬영하기 위한 카메라의 위치를 (Xr, Yr, Zr), 기준 좌표계와 상기 기준 영상을 촬영하기 위한 카메라 좌표계 간의 회전이동행렬을 Rr, 상기 기준 영상을 촬영하기 위한 카메라의 초점거리를 fr 및 스케일 상수를 sr이라 할 때,
을 이용하여 산출하는 다시점 영상 촬영 카메라를 이용한 다시점 영상 생성 방법.
5. The method of claim 4,
Depth image coordinates with respect to the second virtual view image coordinates
The position of the virtual camera for capturing the second virtual viewpoint image on the reference coordinate system (X p , Y p , Z p ), the depth image coordinates (X, Y, Z), the reference coordinate system and the second virtual viewpoint image The rotational movement matrix between the virtual cameras for photographing R p , the focal length of the virtual camera for capturing the second virtual viewpoint image, f p , the scale constant s p, and the second virtual viewpoint image coordinates (x p). , y p )
Calculated using
Reference image coordinates (x r , y r ) with respect to the coordinates of the second virtual view image are
The position of the camera for capturing the reference image on the reference coordinate system (X r , Y r , Z r ), the rotational movement matrix between the reference coordinate system and the camera coordinate system for capturing the reference image R r , and the reference image When the focal length of the camera to shoot is f r and the scale constant is s r ,
A multi-view image generating method using a multi-view image capturing camera calculated using.
상기 깊이 영상은 깊이 카메라를 통해 촬영되거나 또는 다시점에서 촬영된 기준 영상간의 스테레오 정합을 통해 생성되는 것인 다시점 영상 촬영 카메라를 이용한 다시점 영상 생성 방법.
The method of claim 1,
The depth image is a multi-view image generating method using a multi-view image recording camera that is generated by stereo matching between the reference image taken by the depth camera or taken in a multi-view.
상기 배경 영상의 촬영을 위한 카메라는,
상기 기준 영상의 촬영을 위한 카메라와 상이한 시점에서 배경만을 촬영하도록 설치되거나,
상기 기준 영상의 촬영을 위한 카메라와 동일한 시점에서 촬영하되 전경이 제거된 상태에서 배경만을 촬영하도록 설치된 다시점 영상 촬영 카메라를 이용한 다시점 영상 생성 방법.
The method of claim 1,
The camera for capturing the background image,
It is installed to only photograph the background at a different time point than the camera for capturing the reference image,
A multi-view image generating method using a multi-view video recording camera is installed to shoot at the same point of time as the camera for taking the reference image, but only the background in the state is removed.
기준 영상을 촬영하는 기준 영상용 카메라, 배경 영상을 촬영하는 배경 영상용 카메라 및 깊이 영상을 촬영하는 깊이 카메라를 포함하는 카메라부,
상기 배경 영상 및 상기 깊이 영상에 기초하여 제 1 가상시점 영상을 생성하는 제 1 가상시점 영상 생성부,
상기 기준 영상 및 상기 깊이 영상에 기초하여 제 2 가상시점 영상을 생성하는 제 2 가상시점 영상 생성부,
상기 제 1 가상시점 영상 및 상기 제 2 가상시점 영상을 중첩하여 최종 가상시점 영상을 생성하는 영상 중첩부를 포함하는 다시점 영상 생성 시스템.
In the multi-view image generation system,
A camera unit including a reference image camera for taking a reference image, a background image camera for taking a background image, and a depth camera for taking a depth image;
A first virtual view image generating unit generating a first virtual view image based on the background image and the depth image;
A second virtual viewpoint image generator configured to generate a second virtual viewpoint image based on the reference image and the depth image;
And an image superimposing unit for generating a final virtual view image by overlapping the first virtual view image and the second virtual view image.
기준 영상, 배경 영상 및 깊이 영상을 생성하는 카메라부,
상기 배경 영상 및 상기 깊이 영상에 기초하여 제 1 가상시점 영상을 생성하는 제 1 가상시점 영상 생성부,
상기 기준 영상 및 상기 깊이 영상에 기초하여 제 2 가상시점 영상을 생성하는 제 2 가상시점 영상 생성부,
상기 제 1 가상시점 영상 및 상기 제 2 가상시점 영상을 중첩하여 최종 가상시점 영상을 생성하는 영상 중첩부를 포함하되,
상기 기준 영상은 기준 영상용 카메라를 통해 촬영되고, 상기 배경 영상은 배경 영상용 카메라를 통해 촬영되며, 상기 깊이 영상은 다시점에서 촬영된 기준 영상간의 스테레오 정합을 통해 생성된 것인 다시점 영상 생성 시스템.
In the multi-view image generation system,
A camera unit generating a reference image, a background image, and a depth image,
A first virtual view image generating unit generating a first virtual view image based on the background image and the depth image;
A second virtual viewpoint image generator configured to generate a second virtual viewpoint image based on the reference image and the depth image;
And an image overlapping unit for generating a final virtual view image by overlapping the first virtual view image and the second virtual view image,
The reference image is photographed by a reference image camera, the background image is photographed by a background image camera, and the depth image is generated by stereo matching between reference images photographed at a multiview. system.
상기 배경 영상용 카메라는,
상기 기준 영상용 카메라와 상이한 시점에서 배경만을 촬영하도록 설치되거나,
상기 기준 영상용 카메라와 동일한 시점에서 촬영하되 전경이 제거된 상태에서 배경만을 촬영하도록 설치된 다시점 영상 촬영 카메라를 이용한 다시점 영상 생성 시스템.10. The method according to claim 8 or 9,
The background image camera,
It is installed to only photograph the background at a different point of view than the reference image camera,
A multi-view image generation system using a multi-view video recording camera to shoot at the same time as the reference image camera but only the background in the foreground is removed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120068230A KR101336955B1 (en) | 2012-06-25 | 2012-06-25 | Method and system for generating multi-view image |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR101336955B1 true KR101336955B1 (en) | 2013-12-04 |
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
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KR20110063247A (en) * | 2009-12-03 | 2011-06-10 | 한국전자통신연구원 | Method for generating virtual view image and apparatus thereof |
KR101066550B1 (en) | 2008-08-11 | 2011-09-21 | 한국전자통신연구원 | Method for generating vitual view image and apparatus thereof |
KR20120026662A (en) * | 2010-09-10 | 2012-03-20 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for inpainting in occlusion |
-
2012
- 2012-06-25 KR KR1020120068230A patent/KR101336955B1/en not_active IP Right Cessation
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