KR101412050B1

KR101412050B1 - Apparatus and method for generating hologram

Info

Publication number: KR101412050B1
Application number: KR1020120063188A
Authority: KR
Inventors: 김은수; 김승철
Original assignee: 광운대학교 산학협력단
Priority date: 2011-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2014-06-26
Also published as: KR20120138228A

Abstract

본 발명은 룩업 테이블을 이용한 홀로그램 생성 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 타겟을 포함하는 입력 영상으로부터 밝기 값이나 깊이 값을 기준으로 블록 픽셀들을 그룹화시켜 블록 맵을 획득하며, 획득된 블록 맵을 추출하는 블록 맵 추출부; 룩업 테이블에 저장된 N×N PFP를 이용하여 적어도 하나의 추출된 블록 맵으로부터 홀로그램 정보를 생성하는 홀로그램 정보 생성부; 및 생성된 홀로그램 정보를 이용하여 타겟과 관련된 홀로그램을 생성하는 홀로그램 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 장치를 제안한다. 본 발명에 따르면 홀로그램의 생성 속도를 향상시킬 수 있으며 홀로그램을 고속으로 생성하는 것이 가능해진다.The present invention relates to an apparatus and a method for generating a hologram using a lookup table. A block map extracting unit extracts a block map by grouping block pixels based on a brightness value or a depth value from an input image including a target, and extracts the obtained block map. A hologram information generating unit for generating hologram information from at least one extracted block map using the NxN PFP stored in the lookup table; And a hologram generating unit for generating a hologram associated with the target using the generated hologram information. According to the present invention, the generation speed of the hologram can be improved, and the hologram can be generated at high speed.

Description

[0001] Apparatus and method for generating hologram [0002]

본 발명은 홀로그램 생성 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 룩업 테이블(LUT; Look-Up Table)을 이용한 홀로그램 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for generating a hologram. And more particularly, to an apparatus and method for generating a hologram using a look-up table (LUT).

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

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

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

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

이러한 문제점을 극복하기 위하여, 룩업 테이블(LUT; Look-up Table)을 이용하여 홀로그램을 계산하는 방법이 제안되었다. 이 방법은 가능한 영역에 대한 모든 포인트의 요소 프린지를 모두 미리 계산해놓은 후에, 홀로그램을 계산할 때 대상 물체의 포인트에 해당하는 요소 프린지들을 불러내어 합산하여 실시간 처리가 가능하도록 하였다. 하지만 이 방법은 오브젝트 영역의 크기가 커질수록 필요로 하는 요소 프린지의 수가 많아지게 되고, 결국 룩업 테이블의 크기가 너무 커지게 되는 문제점이 있다. 그래서 이 방법을 이용하더라도 여전히 많은 데이터 양으로 인해 홀로그램 패턴을 고속으로 생성하고 복원하는 것이 불가능하다.In order to overcome this problem, a method of calculating a hologram using a look-up table (LUT) has been proposed. In this method, element fringes of all points on a possible region are all calculated in advance, and element fringes corresponding to the points of the object are summarized and summed to calculate in real time when calculating the hologram. However, this method has a problem in that the larger the size of the object area, the larger the number of element fringes that are required, and the size of the lookup table becomes too large. Therefore, even if this method is used, it is still impossible to generate and restore the hologram pattern at a high speed due to a large amount of data.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 3차원 입력 영상을 블록 형태로 그룹화하고 이를 기초로 홀로그램을 생성하는 홀로그램 생성 장치 및 방법을 제안함을 목적으로 한다. 본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a hologram generating apparatus and method for grouping three-dimensional input images into blocks and generating a hologram based on the grouped input images. The technical problems other than the present invention can be easily understood from the following description.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 타겟을 포함하는 입력 영상으로부터 밝기 값이나 깊이 값을 기준으로 블록 픽셀들을 그룹화시켜 블록 맵을 획득하며, 획득된 블록 맵을 추출하는 블록 맵 추출부; 룩업 테이블에 저장된 N×N PFP(Principle Fringe Pattern)를 이용하여 적어도 하나의 추출된 블록 맵으로부터 홀로그램 정보를 생성하는 홀로그램 정보 생성부; 및 생성된 홀로그램 정보를 이용하여 상기 타겟과 관련된 홀로그램을 생성하는 홀로그램 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 장치를 제안한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an image processing method including: obtaining a block map by grouping block pixels based on a brightness value or a depth value from an input image including a target; extracting a block map part; A hologram information generating unit for generating hologram information from at least one extracted block map using NxN Principle Fringe Patterns stored in a lookup table; And a hologram generating unit for generating a hologram associated with the target using the generated hologram information.

바람직하게는, 상기 블록 맵 추출부는 상기 입력 영상으로 2차원 RLE(Run Length Encoding)에 기반한 3차원 영상을 이용한다.Preferably, the block map extracting unit uses a three-dimensional image based on a two-dimensional RLE (Run Length Encoding) as the input image.

바람직하게는, 상기 블록 맵 추출부는 상기 밝기 값이나 상기 깊이 값이 동일한 블록 픽셀들을 그룹화시켜 상기 블록 맵을 추출한다.Preferably, the block map extracting unit extracts the block map by grouping the block pixels having the same brightness value or the same depth value.

바람직하게는, 상기 홀로그램 생성 장치는, 선택된 픽셀과 상기 선택된 픽셀에 인접하는 적어도 하나의 인접 픽셀을 포함하여 PFP를 생성하며, 생성된 PFP들을 결합시켜 PFP 결합체를 생성하는 PFP 결합체 생성부; 및 생성된 PFP 결합체를 이용하여 상기 룩업 테이블을 생성하는 룩업 테이블 생성부를 더욱 포함한다.Preferably, the hologram generating device includes a PFP conjugate generator for generating a PFP including a selected pixel and at least one adjacent pixel adjacent to the selected pixel, and combining the generated PFPs to generate a PFP combination; And a lookup table generator for generating the lookup table using the generated PFP combination.

바람직하게는, 상기 PFP 결합체 생성부는, 상기 PFP 내에서 적어도 두개의 픽셀들을 선택하는 픽셀 선택부; 상기 PFP를 위치 이동시켜 선택된 각 픽셀을 중심축으로 하는 PFP들을 획득하는 PFP 획득부; 및 획득된 PFP들을 중첩시켜 상기 PFP 결합체를 생성하는 중첩 기반 패턴 생성부를 포함한다.Preferably, the PFP combination generation unit includes: a pixel selection unit that selects at least two pixels in the PFP; A PFP acquiring unit for acquiring PFPs having the center axis of each selected pixel by moving the PFP; And an overlapping-based pattern generator for overlapping the obtained PFPs to generate the PFP combination.

바람직하게는, 상기 PFP 결합체 생성부는 상기 PFP로 동일 깊이 평면에 기반한 PFP를 생성한다.Preferably, the PFP conjugate generating unit generates a PFP based on the same depth plane with the PFP.

바람직하게는, 상기 홀로그램 정보 생성부는, 상기 블록 맵 내에서 적어도 두개의 타겟 지점들을 선택하는 타겟 지점 선택부; 상기 블록 맵을 위치 이동시켜 상기 타겟 지점들 중에서 선택된 지점을 중심축으로 하는 PFP를 획득하는 블록 맵 위치 변경부; 각 타겟 지점을 중심축으로 하는 PFP가 획득되면 획득된 PFP들을 결합시키는 PFP 결합부; 결합된 PFP들로부터 미리 정해진 크기에 부합하는 N×N PFP를 추출하는 N×N PFP 추출부; 및 추출된 N×N PFP로 상기 홀로그램 정보를 생성하는 N×N PFP 기반 홀로그램 정보 생성부를 포함한다.Preferably, the hologram information generating unit includes: a target point selector for selecting at least two target points in the block map; A block map position changing unit for moving a position of the block map and obtaining a PFP having a center selected from the target points as a center axis; A PFP combining unit that combines the obtained PFPs when a PFP with a center axis of each target point is obtained; An NxN PFP extracting unit for extracting NxN PFPs corresponding to a predetermined size from the combined PFPs; And an NxN PFP-based hologram information generator for generating the hologram information with the extracted NxN PFP.

바람직하게는, 상기 N×N PFP 추출부는 상기 미리 정해진 크기에 부합하는 N×N PFP로 상기 타겟 지점들을 모두 포함하는 N×N PFP를 추출한다.Preferably, the N x N PFP extractor extracts N x N PFPs including all of the target points in an N x N PFP matching the predetermined size.

또한 본 발명은 타겟을 포함하는 입력 영상으로부터 밝기 값이나 깊이 값을 기준으로 블록 픽셀들을 그룹화시켜 블록 맵을 획득하며, 획득된 블록 맵을 추출하는 블록 맵 추출 단계; 룩업 테이블에 저장된 N×N PFP(Principle Fringe Pattern)를 이용하여 적어도 하나의 추출된 블록 맵으로부터 홀로그램 정보를 생성하는 홀로그램 정보 생성 단계; 및 생성된 홀로그램 정보를 이용하여 상기 타겟과 관련된 홀로그램을 생성하는 홀로그램 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 방법을 제안한다.The present invention also relates to a block map extracting step of extracting a block map by obtaining a block map by grouping block pixels on the basis of a brightness value or a depth value from an input image including a target, A hologram information generating step of generating hologram information from at least one extracted block map using NxN Principle Fringe Patterns stored in a lookup table; And a hologram generating step of generating a hologram associated with the target using the generated hologram information.

바람직하게는, 상기 블록 맵 추출 단계는 상기 입력 영상으로 2차원 RLE(Run Length Encoding)에 기반한 3차원 영상을 이용한다.Preferably, the block map extracting step uses a three-dimensional image based on a two-dimensional RLE (Run Length Encoding) as the input image.

바람직하게는, 상기 블록 맵 추출 단계는 상기 밝기 값이나 상기 깊이 값이 동일한 블록 픽셀들을 그룹화시켜 상기 블록 맵을 추출한다.Preferably, the block map extracting step extracts the block map by grouping the block pixels having the same brightness value or the same depth value.

바람직하게는, 상기 블록 맵 추출 단계와 상기 홀로그램 정보 생성 단계 사이에, 선택된 픽셀과 상기 선택된 픽셀에 인접하는 적어도 하나의 인접 픽셀을 포함하여 PFP를 생성하며, 생성된 PFP들을 결합시켜 PFP 결합체를 생성하는 PFP 결합체 생성 단계; 및 생성된 PFP 결합체를 이용하여 상기 룩업 테이블을 생성하는 룩업 테이블 생성 단계를 포함한다.Preferably, a PFP is generated by including a selected pixel and at least one adjacent pixel adjacent to the selected pixel between the block map extracting step and the hologram information generating step, and the generated PFPs are combined to generate a PFP combination A PFP conjugate production step; And a lookup table generation step of generating the lookup table using the generated PFP combination.

바람직하게는, 상기 PFP 결합체 생성 단계는, 상기 PFP 내에서 적어도 두개의 픽셀들을 선택하는 픽셀 선택 단계; 상기 PFP를 위치 이동시켜 선택된 각 픽셀을 중심축으로 하는 PFP들을 획득하는 PFP 획득 단계; 및 획득된 PFP들을 중첩시켜 상기 PFP 결합체를 생성하는 중첩 기반 패턴 생성 단계를 포함한다.Preferably, the step of generating the PFP conjugate includes: a pixel selection step of selecting at least two pixels in the PFP; A PFP acquiring step of moving the PFP to acquire PFPs with each pixel selected as a central axis; And a superimposition-based pattern generation step of superimposing the obtained PFPs to generate the PFP combination.

바람직하게는, 상기 PFP 결합체 생성 단계는 상기 PFP로 동일 깊이 평면에 기반한 PFP를 생성한다.Preferably, the step of generating a PFP conjugate generates a PFP based on the same depth plane with the PFP.

바람직하게는, 상기 홀로그램 정보 생성 단계는, 상기 블록 맵 내에서 적어도 두개의 타겟 지점들을 선택하는 타겟 지점 선택 단계; 상기 블록 맵을 위치 이동시켜 상기 타겟 지점들 중에서 선택된 지점을 중심축으로 하는 PFP를 획득하는 블록 맵 위치 변경 단계; 각 타겟 지점을 중심축으로 하는 PFP가 획득되면 획득된 PFP들을 결합시키는 PFP 결합 단계; 결합된 PFP들로부터 미리 정해진 크기에 부합하는 N×N PFP를 추출하는 N×N PFP 추출 단계; 및 추출된 N×N PFP로 상기 홀로그램 정보를 생성하는 N×N PFP 기반 홀로그램 생성 단계를 포함한다.Preferably, the hologram information generating step may include: a target point selecting step of selecting at least two target points in the block map; A block map position changing step of moving the block map to obtain a PFP having a center selected from the target points as a central axis; A PFP combining step of combining the obtained PFPs when a PFP having a center axis at each target point is obtained; An NxN PFP extraction step of extracting NxN PFPs corresponding to a predetermined size from the combined PFPs; And an NxN PFP based hologram generating step of generating the hologram information with the extracted NxN PFP.

바람직하게는, 상기 N×N PFP 추출 단계는 상기 미리 정해진 크기에 부합하는 N×N PFP로 상기 타겟 지점들을 모두 포함하는 N×N PFP를 추출한다.Preferably, the N x N PFP extracting step extracts N x N PFPs including all of the target points with N x N PFPs matching the predetermined size.

본 발명에 따르면 다음 효과를 얻을 수 있다. 첫째, 3차원 입력 영상을 블록 형태로 그룹화함으로써 데이터 양을 줄일 수 있으며 계산량을 감소시킬 수 있다. 둘째, 그룹화된 블록들을 기초로 홀로그램을 생성함으로써 홀로그램의 생성 속도를 향상시킬 수 있으며 홀로그램을 고속으로 생성하는 것이 가능해진다.According to the present invention, the following effects can be obtained. First, by grouping the three-dimensional input images into blocks, the amount of data can be reduced and the amount of computation can be reduced. Second, by generating a hologram based on the grouped blocks, the generation speed of the hologram can be improved and it becomes possible to generate the hologram at high speed.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그램 생성 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 홀로그램 생성 장치에 추가되는 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 홀로그램 정보 생성부의 내부 구성을 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 홀로그래피 기법을 이용하여 3차원 정보를 획득하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명에 따라 제안된 방법의 흐름도이다.
도 6은 3차원 영상으로부터 블록 중복성 맵을 추출하는 절차를 보여주는 참고도이다.
도 7은 블록 중복성 맵을 도시한 도면이다.
도 8은 2×2-point PFP의 생성 절차를 보여주는 참고도이다.
도 9는 N×N point PFP의 예시도이다.
도 10은 2×2 point PFP를 이용한 홀로그램 생성 절차를 보여주는 참고도이다.
도 11은 실험에 사용한 밝기 및 깊이 영상을 도시한 도면이다.
도 12는 실험에 사용한 입력 영상에 대하여 1-D RLE와 2-D RLE 기법을 이용하여 각각 추출한 같은 밝기 및 깊이 값을 갖는 블록 중복성 맵을 도시한 도면이다.
도 13은 테스트 영상에 대한 추출된 블록 중복성 데이터를 도시한 테이블도이다.
도 14는 기존 및 제안된 방법에 의하여 생성된 홀로그램의 복원 영상을 도시한 도면이다.
도 15는 기존의 방법 및 제안된 방법에 대한 홀로그램 생성 시간을 보여주는 테이블도이다.
도 16은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그램 생성 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.1 is a block diagram schematically showing a hologram producing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram schematically showing a configuration added to the hologram generating apparatus shown in FIG. 1. FIG.
3 is a block diagram specifically showing an internal configuration of the hologram information generating unit shown in FIG.
4 is a reference diagram for explaining a method of acquiring three-dimensional information using a holographic technique.
Figure 5 is a flow diagram of the proposed method according to the present invention.
6 is a reference diagram showing a procedure for extracting a block redundancy map from a three-dimensional image.
7 is a diagram showing a block redundancy map.
8 is a reference diagram showing a procedure of generating a 2x2-point PFP.
9 is an exemplary diagram of an N x N point PFP.
10 is a reference diagram showing a hologram creation procedure using a 2x2 point PFP.
11 is a diagram showing the brightness and depth images used in the experiment.
12 is a diagram showing a block redundancy map having the same brightness and depth values extracted using the 1-D RLE and 2-D RLE techniques for the input image used in the experiment.
13 is a table showing extracted block redundancy data for a test image.
FIG. 14 is a view illustrating a reconstructed image of the hologram generated by the conventional and proposed methods.
15 is a table showing the hologram generation time for the conventional method and the proposed method.
16 is a flowchart schematically showing a hologram generating method according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

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

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기에 앞서 홀로그래피 기법을 이용하여 3차원 정보 획득하는 일반적인 원리 및 시스템에 대해서 먼저 설명하기로 한다.In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Before describing the preferred embodiments of the present invention in detail, a general principle and system for acquiring three-dimensional information using a holographic technique will be described first.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그램 생성 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 1에 따르면, 홀로그램 생성 장치(100)는 블록 맵 추출부(110), 홀로그램 정보 생성부(120), 홀로그램 생성부(130), 전원부(140) 및 주제어부(150)를 포함한다.1 is a block diagram schematically showing a hologram producing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a hologram generating apparatus 100 includes a block map extracting unit 110, a hologram information generating unit 120, a hologram generating unit 130, a power supply unit 140, and a main control unit 150.

홀로그램 생성 장치(100)는 3차원 동영상 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH; Computer Generated Hologram)을 생성하는 장치로서, 룩업 테이블(LUT; Look-Up Table)과 3차원 영상의 중복성을 이용하여 실시간으로 동영상 홀로그램 재생이 가능한 장치이다.The hologram generating apparatus 100 generates a three-dimensional computer generated hologram (CGH). The hologram generating apparatus 100 reproduces video holograms in real time using a look-up table (LUT) This is a possible device.

블록 맵 추출부(110)는 타겟을 포함하는 입력 영상으로부터 블록 픽셀들을 그룹화시켜 블록 맵을 획득하며, 획득된 블록 맵을 추출하는 기능을 수행한다. 블록 맵 추출부(110)는 밝기 값이나 깊이 값을 기준으로 블록 픽셀들을 그룹화시켜 블록 맵을 획득할 수 있다.The block map extracting unit 110 acquires a block map by grouping block pixels from an input image including a target, and extracts the obtained block map. The block map extracting unit 110 may obtain a block map by grouping the block pixels on the basis of the brightness value or the depth value.

블록 맵 추출부(110)는 입력 영상으로 2차원 RLE(Run Length Encoding)에 기반한 3차원 영상을 이용할 수 있다. 또한 블록 맵 추출부(110)는 밝기 값이나 깊이 값이 동일한 블록 픽셀들을 그룹화시켜 블록 맵을 추출할 수 있다.The block map extracting unit 110 may use a three-dimensional image based on a two-dimensional RLE (Run Length Encoding) as an input image. The block map extracting unit 110 may extract block maps by grouping block pixels having the same brightness value or depth value.

홀로그램 정보 생성부(120)는 룩업 테이블에 저장된 N×N PFP(Principle Fringe Pattern)를 이용하여 적어도 하나의 추출된 블록 맵으로부터 홀로그램 정보를 생성하는 기능을 수행한다.The hologram information generating unit 120 generates hologram information from at least one extracted block map using N × N Principle Fringe Patterns (PFP) stored in the lookup table.

홀로그램 정보 생성부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 타겟 지점 선택부(121), 블록 맵 위치 변경부(122), PFP 결합부(123), N×N PFP 추출부(124) 및 N×N PFP 기반 홀로그램 정보 생성부(125)를 포함할 수 있다. 도 3은 도 1에 도시된 홀로그램 정보 생성부의 내부 구성을 구체적으로 도시한 블록도이다.3, the hologram information generating unit 120 includes a target point selecting unit 121, a block map position changing unit 122, a PFP combining unit 123, an NxN PFP extracting unit 124, and N X N PFP-based hologram information generating unit 125. [ 3 is a block diagram specifically showing an internal configuration of the hologram information generating unit shown in FIG.

타겟 지점 선택부(121)는 블록 맵 내에서 적어도 두개의 타겟 지점들을 선택하는 기능을 수행한다.The target point selection unit 121 performs a function of selecting at least two target points in the block map.

블록 맵 위치 변경부(122)는 블록 맵을 위치 이동시켜 타겟 지점들 중에서 선택된 지점을 중심축으로 하는 PFP를 획득하는 기능을 수행한다.The block map position changing unit 122 performs a function of moving a block map and obtaining a PFP with a selected point among the target points as a central axis.

PFP 결합부(123)는 각 타겟 지점을 중심축으로 하는 PFP가 획득되면 획득된 PFP들을 결합시키는 기능을 수행한다.The PFP combining unit 123 performs a function of combining the acquired PFPs when the PFP with the center of each target point as the center is acquired.

N×N PFP 추출부(124)는 결합된 PFP들로부터 미리 정해진 크기에 부합하는 N×N PFP를 추출하는 기능을 수행한다. N×N PFP 추출부(124)는 미리 정해진 크기에 부합하는 N×N PFP로 타겟 지점들을 모두 포함하는 N×N PFP를 추출할 수 있다.The N x N PFP extracting unit 124 extracts N x N PFPs corresponding to a predetermined size from the combined PFPs. The N x N PFP extracting unit 124 may extract N x N PFPs including all of the target points with N x N PFPs conforming to a predetermined size.

N×N PFP 기반 홀로그램 정보 생성부(125)는 추출된 N×N PFP로 홀로그램 정보를 생성하는 기능을 수행한다.The N × N PFP-based hologram information generating unit 125 performs a function of generating hologram information using the extracted N × N PFP.

홀로그램 생성부(130)는 생성된 홀로그램 정보를 이용하여 타겟과 관련된 홀로그램을 생성하는 기능을 수행한다.The hologram generating unit 130 generates a hologram associated with the target using the generated hologram information.

전원부(140)는 홀로그램 생성 장치(100)를 구성하는 각 구성부에 전원을 공급하는 기능을 수행한다.The power supply unit 140 performs a function of supplying power to each constituent unit constituting the hologram generating apparatus 100.

주제어부(150)는 홀로그램 생성 장치(100)를 구성하는 각 구성부의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다.The main control unit 150 performs a function of controlling the overall operation of each constituent unit constituting the hologram generating apparatus 100. [

홀로그램 생성 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 PFP 결합체 생성부(160)와 룩업 테이블 생성부(170)를 더욱 포함할 수 있다.The hologram generating apparatus 100 may further include a PFP combination generating unit 160 and a lookup table generating unit 170 as shown in FIG.

PFP 결합체 생성부(160)는 선택된 픽셀과 이 픽셀에 인접하는 적어도 하나의 인접 픽셀을 포함하여 PFP를 생성하며, 생성된 PFP들을 결합시켜 PFP 결합체를 생성하는 기능을 수행한다.The PFP conjugate generating unit 160 includes a selected pixel and at least one adjacent pixel adjacent to the selected pixel to generate a PFP, and combines the generated PFPs to generate a PFP combination.

PFP 결합체 생성부(160)는 픽셀 선택부(161), PFP 획득부(162) 및 중첩 기반 패턴 생성부(163)를 포함할 수 있다.The PFP combination generation unit 160 may include a pixel selection unit 161, a PFP acquisition unit 162, and an overlapping-based pattern generation unit 163.

픽셀 선택부(161)는 PFP 내에서 적어도 두개의 픽셀들을 선택하는 기능을 수행한다.The pixel selection unit 161 performs a function of selecting at least two pixels in the PFP.

PFP 획득부(162)는 PFP를 위치 이동시켜 선택된 각 픽셀을 중심축으로 하는 PFP들을 획득하는 기능을 수행한다.The PFP acquiring unit 162 performs a function of positioning the PFP to acquire PFPs whose center is the selected pixel.

중첩 기반 패턴 생성부(163)는 획득된 PFP들을 중첩시켜 PFP 결합체를 생성하는 기능을 수행한다.The overlapping-based pattern generator 163 overlaps the obtained PFPs to generate a PFP combination.

PFP 결합체 생성부(160)는 PFP로 동일 깊이 평면에 기반한 PFP를 생성할 수 있다.The PFP conjugate generating unit 160 can generate a PFP based on the same depth plane with the PFP.

룩업 테이블 생성부(170)는 생성된 PFP 결합체를 이용하여 룩업 테이블을 생성하는 기능을 수행한다.The lookup table generating unit 170 generates a lookup table using the generated PFP combination.

다음으로, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 홀로그램 생성 장치(100)를 일실시예를 들어 설명한다. 도 4는 홀로그래피 기법을 이용하여 3차원 정보를 획득하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다. 이하 설명은 도 4를 참조한다.Next, the hologram generating apparatus 100 described with reference to Figs. 1 to 3 will be described with reference to an embodiment. 4 is a reference diagram for explaining a method of acquiring three-dimensional information using a holographic technique. The following description refers to Fig.

홀로그램의 원리는 레이저에서 나온 광선을 2개로 나눠 하나의 광선은 직접 스크린을 비추게 하고, 다른 하나의 광선은 대상 물체에 비추는 것이다. 이때 직접 스크린을 비추는 광선을 기준파(reference wave; 참조광)라고 하고, 물체를 비추는 광선을 물체파(object wave)라고 한다.The principle of the hologram is to divide the light rays from the laser into two, one light beam directly to the screen, and the other light beam to the object. At this time, a light beam directly illuminating the screen is referred to as a reference wave, and a light beam illuminating an object is referred to as an object wave.

물체파는 물체의 각 표면에서 반사돼 나오는 광선이므로 물체 표면에서부터 스크린까지의 거리에 따라 위상차가 각각 다르게 나타난다. 이때 변형되지 않은 기준파가 물체파와 간섭을 일으키며 생성한 간섭 무늬가 스크린에 저장된다. 이러한 간섭 무늬가 저장된 필름을 홀로그램이라고 한다.Since the object wave is a ray reflected from each surface of the object, the phase difference varies depending on the distance from the object surface to the screen. At this time, the undeflected reference wave interferes with the object wave, and the generated interference fringe is stored on the screen. A film in which such interference fringes are stored is called a hologram.

컴퓨터적으로 생성한 홀로그램(CGH; Computer Generated Hologram, 이하 CGH로 약칭한다.) 패턴은 픽셀들의 (x,y,z) 좌표 값과 세기 값(a)에 의해 컴퓨터 계산으로 생성된다. CGH는 3차원 홀로그램 영상 획득에 사용된다. 도 4에서는 홀로그램의 기하학적 계산 모형을 나타낸다. 이하에서는 이러한 홀로그램을 중심으로 설명하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않음은 물론이다.A computer generated hologram (CGH) pattern is generated by computer calculation with the (x, y, z) coordinate values and the intensity value (a) of the pixels. CGH is used for 3D hologram image acquisition. Fig. 4 shows a geometric calculation model of the hologram. Hereinafter, the hologram will be mainly described, but the present invention is not limited thereto.

홀로그램은 x-y 평면(430) 상에 위치해 있고, 물체의 p번째 점은 (x_p,y_p,z_p)(410)에 위치한다. a_p와 Φ_p는 각각 점들의 세기와 위상을 나타내고 이들은 컴퓨터에 의해서 아래 수식으로 계산된다.The hologram is located on the xy plane (430) to be described later, and p-th point of the object is located in the (410) (x _p, y _p, z _p). a _p and Φ _p represent the intensity and phase of the points, respectively, and these are computed by the computer as:

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

여기서 p는 물체를 구성하는 점(물체점)을 나타내고, N은 물체를 구성하는 총 점의 개수이다. a_p는 물체파의 세기를 나타내고, k는 파수 벡터로써, k=2π/λ로 정의된다. λ는 자유 공간상에서의 빛의 파장이다. r_p는 홀로그램에서 p번째 물체점과 점 (x,y,0)사이의 비스듬한 거리를 나타내는 것으로써, 아래 수학식 2에 의해 정의된다.Here, p represents a point (object point) constituting the object, and N represents the total number of points constituting the object. a _p is the intensity of the object wave, and k is the wavenumber vector, where k = 2? / ?. is the wavelength of light in free space. r _p denotes an oblique distance between the pth object point and the point (x, y, 0) in the hologram, and is defined by the following equation (2).

또한 평면파인 기준파의 복소 진폭 R(x,y)는 아래 수학식 3과 같다.The complex amplitude R (x, y) of the reference wave, which is a plane wave, is expressed by Equation 3 below.

여기서 a_R과 θ_R은 각각 기준파의 세기와 기준파의 입사각을 나타낸다. 홀로그램 면에서의 전체적인 격자 세기 I(x,y)는 물체파 O(x,y)와 기준파 R(x,y) 사이의 간섭 패턴으로 수학식 4와 같이 나타난다.Where a _R and θ _R represent the reference wave strength and the incidence angle of the reference wave, respectively. The overall lattice intensity I (x, y) in the hologram plane is the interference pattern between the object wave O (x, y) and the reference wave R (x, y)

수학식 4에서 ①은 기준파의 세기를 나타내고, ②는 물체파의 세기를 나타낸다. ③은 홀로그램 정보를 부분적으로 포함하고 있는 물체파와 기준파 사이의 간섭 패턴을 의미하며, 물체파의 공간 위치에 따른 위상 정보를 포함하고 있다.In Equation (4), (1) represents the intensity of the reference wave and (2) represents the intensity of the object wave. (3) means the interference pattern between the object wave and the reference wave partially including the hologram information, and includes phase information according to the spatial position of the object wave.

아래 수학식 5에서 홀로그램 정보는 오직 ③에만 포함되어 있기 때문에 I(x,y)는 다음과 같이 표현할 수 있다.Since the hologram information is included only in ③ in Equation (5), I (x, y) can be expressed as follows.

즉, 기존의 광선추적 방식에서는 수학식 5에 의해서 홀로그램 패턴을 생성할 수 있게 된다. 하지만 수학식 5에서 보듯이 홀로그램 패턴을 생성하는 식은 상당히 복잡하여 실시간으로 생성하는 것이 어려운 문제가 있다.That is, in the conventional ray tracing method, the hologram pattern can be generated by Equation (5). However, as shown in Equation (5), the formula for generating the hologram pattern is quite complicated and is difficult to generate in real time.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 임의의 물체공간 내의 모든 점들을 표현할 수 있는 요소 프린지 패턴을 미리 만들어 두고 생성하고자 하는 3차원 영상에 따라 각각의 요소 프린지 패턴을 불러와 홀로그램을 생성하는 룩업 테이블을 이용한 방법이 제안되었다.In order to solve such a problem, a method using a lookup table for generating an element fringe pattern capable of expressing all points in an arbitrary object space and generating a hologram by calling each element fringe pattern according to a three- It was proposed.

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

룩업 테이블을 이용하는 방법에서는 요소 프린지 패턴을 미리 생성해 두어야 한다. 이는 각각의 포인트를 표현할 수 있는 기준 밝기의 요소 프린지 패턴T(x, y; x_p, y_p, z_p)으로 이는 수학식 5를 이용하여 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.In the method using the lookup table, the element fringe pattern must be generated in advance. This is expressed by Equation (6) using Equation (5), which is the element fringe pattern T (x, y, x _p , y _p , z _p ) of the reference brightness that can represent each point.

여기서, r_p는 p번째 점과 (x,y,0)사이의 거리로 수학식 2와 같이 주어진다.Where r _p is the distance between the pth point and (x, y, 0), as shown in equation (2).

이 방식에서는 홀로그램을 계산할 때 수학식 5와 같이 각 점에 대한 프린지 패턴을 필요할 때마다 계산하는 것이 아니라 미리 만들어놓은 각 점 (x_p,y_p,z_p)에 대한 프린지 패턴의 집합인 룩업 테이블을 이용하여 계산을 하게 된다. 따라서 룩업 테이블 방식에서 홀로그램 정보 I(x,y)는 최종적으로 수학식 7과 같이 주어지며, 식에서 N은 물체 포인트 수를 나타낸다.In this method, when calculating the hologram, instead of calculating a fringe pattern for each point as required (Equation 5), a lookup table, which is a set of fringe patterns for each point (x _p , y _p , z _p ) To calculate. Therefore, in the look-up table method, the hologram information I (x, y) is finally given as in Equation (7), where N represents the number of object points.

이러한 룩업 테이블을 이용한 방식에서는 가능한 물체영상의 모든 포인트에 대해 미리 계산 해놓은 요소 프린지 패턴을 이용함으로써 홀로그램 합성 시 엄청난 속도의 증가를 가져왔다. 그러나 이 방식의 가장 큰 단점은 미리 계산해놓은 요소 프린지 패턴의 양이 워낙 많고 따라서 이를 저장할 LT의 메모리 또한 엄청나게 증가하게 된다. 예를 들어, LT 방식에서 물체공간이 100(가로) × 100(세로) × 100(깊이) 이고, 각 요소 프린지 패턴의 용량이 1MB라고 가정하면 전체 룩업 테이블의 메모리 용량은 1MB × 100 × 100 × 100 = 1 TB에 이르게 된다.In this method using the lookup table, an element fringe pattern calculated beforehand for all the points of the object image is used, which leads to a tremendous increase in hologram synthesis. However, the biggest drawback of this method is that the amount of pre-calculated element fringe pattern is so large that the memory of the LT to store it also increases tremendously. For example, assuming that the object space is 100 (horizontal) × 100 (vertical) × 100 (depth) in the LT system and the capacity of each element fringe pattern is 1 MB, the memory capacity of the entire lookup table is 1 MB × 100 × 100 × 100 = 1 TB.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여 기존의 룩업 테이블 방식과 같이 고속의 계산 속도는 그대로 유지하면서도 룩업 테이블의 메모리 용량을 획기적으로 줄일 수 있는 새로운 형태의 룩업 테이블인 N-LUT를 제안되었고 이를 이용한 디지털 홀로그램 고속생성 기법이 제안되었다. 즉, N-LUT 방식에서는 물체의 깊이 방향에 대한 요소 프린지 패턴만을 계산하여 저장하게 된다. 그리고 물체의 한 깊이 방향이 결정되면 그 면에 존재하는 물체 포인트들의 요소 프린지 패턴들은 사전에 계산되어 저장된 그 깊이의 요소 프린지 패턴을 각 물체 포인트까지 좌, 우로 이동시켜 프린지 패턴을 계산, 합산하여 그 깊이 평면에서의 홀로그램 패턴을 계산하게 된다. 같은 방법으로 모든 물체 깊이 평면에서 모든 홀로그램을 계산하여 합산함으로써 물체 전체에 대한 홀로그램 패턴을 계산하게 된다. 따라서 기존 룩업 테이블 방식은 가로, 세로, 깊이 모든 방향의 물체 포인트에 대한 요소 프린지 패턴의 저장이 요구되나, 제안된 N-LUT 방식에서는 단지 물체 깊이 방향에 대한 요소 프린지 패턴만의 사전 저장이 요구되기 때문에 메모리 요량이 크게 줄어들게 된다.In order to solve these problems, N-LUT, which is a new lookup table that can greatly reduce the memory capacity of the lookup table while maintaining the high-speed computation speed as in the conventional lookup table method, has been proposed. Technique has been proposed. That is, in the N-LUT method, only the element fringe pattern for the depth direction of the object is calculated and stored. When a depth direction of an object is determined, the element fringe patterns of object points existing on the surface are calculated and shifted beforehand by shifting the element fringe pattern of the depth to the object point to the left and right to calculate and add the fringe pattern, The hologram pattern in the depth plane is calculated. In the same way, all the holograms are calculated and summed in the depth plane of all the objects to calculate the holographic pattern for the whole object. Therefore, the conventional look-up table method requires storing element fringe patterns for object points in all directions of width, height, and depth. However, in the proposed N-LUT method, Therefore, memory usage is greatly reduced.

N-LUT 방법에서 역시 요소 프린지 패턴을 미리 생성해 두어야 한다. 즉, 각각의 요소 프린지 패턴 T(x, y; z_p)은 각 깊이에 대한 기준 세기의 프레넬 존 플레이트(Fresnel zone plate)가 되고 다음과 같이 표현할 수 있다.In the N-LUT method, the element fringe pattern must also be generated in advance. That is, each element fringe pattern T (x, y; z _p ) becomes a Fresnel zone plate of reference intensity for each depth and can be expressed as follows.

여기서 r_p는 p번째 점과 (x, y, 0) 사이의 거리로 수학식 2와 같이 주어진다. 따라서, 새로이 제시되는 N-LT 방식에서는 물체의 깊이 방향에 대한 요소 프린지 패턴(이하, 기준 요소 프린지 패턴이라 지칭)만을 계산하여 저장하게 되고, 물체의 한 깊이 방향이 결정되면 그 면에 존재하는 물체 포인트들의 요소 프린지 패턴들은 사전에 저장된 기준 요소 프린지 패턴을 각 물체 포인트까지 이동시켜 프린지 패턴을 계산하여 그 깊이 평면에서의 홀로그램 패턴을 계산하게 된다. 같은 방법으로 모든 물체 깊이 평면에서 각각의 홀로그램을 계산하여 합산함으로써 물체 전체에 대한 홀로그램 패턴을 계산하게 된다. 따라서 룩업 테이블 방식에서 홀로그램 정보 I(x, y)는 최종적으로 수학식 9와 같이 표현할 수 있다.Where r _p is given by Equation 2 as the distance between the p-th point and the (x, y, 0). Therefore, in the newly proposed N-LT system, only the element fringe pattern (hereinafter referred to as a reference element fringe pattern) for the depth direction of the object is calculated and stored. When a depth direction of the object is determined, The element fringe patterns of points are calculated by moving a previously stored reference element fringe pattern to each object point, calculating a fringe pattern, and calculating a hologram pattern in the depth plane. In the same way, each hologram is calculated and added in the depth plane of all the objects to calculate the holographic pattern for the whole object. Therefore, in the look-up table method, the hologram information I (x, y) can be finally expressed as shown in Equation (9).

이러한 N-LUT 방식을 이용하여 홀로그램 패턴을 고속으로 생성하고 복원할 수 있다. 하지만 이 방법을 동영상에 적용하기에는 여전히 많은 데이터 양으로 인해 실질적인 응용이 어려웠다.By using the N-LUT method, a hologram pattern can be generated and restored at a high speed. However, the practical application of this method was difficult due to the large amount of data still applied to the video.

본 발명에서는 홀로그램 고속 생성을 위한 3차원 입력 영상을 블록 형태로 그룹화하여 계산량을 줄여줌으로써 홀로그램의 생성 속도를 향상시킬 수 있는 새로운 방법을 제안한다. 도 5는 제안된 방법에 대한 블록도를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 제안된 방법은 다음과 같이 크게 네 부분으로 나눌 수 있다.The present invention proposes a new method for improving the generation speed of a hologram by reducing the amount of calculation by grouping the three-dimensional input images for high-speed hologram creation into blocks. Figure 5 shows a block diagram of the proposed method. Referring to FIG. 5, the proposed method can be roughly divided into four parts as follows.

1. 2D RLE(Run Length Encoding) 기반 3차원 입력 영상(510)의 그룹화를 통한 N×N 블록 중복성 맵 추출(520)1. N × N block redundancy map extraction 520 through grouping of 2D RLE (Run Length Encoding) -based 3D input images 510,

2. 1×1-point PFP(540)의 시프트를 통한 N×N-point PFP(530)로 이루어진 LUT 생성2. Generation of LUTs consisting of N x N-point PFP 530 through shifting of 1 x 1-point PFP 540

3. N×N 블록 중복성 맵 기반의 N×N-point PFP를 이용한 홀로그램 생성(550)3. Generation of hologram using N × N-point PFP based on N × N block redundancy map (550)

4. 생성된 홀로그램의 복원(560, 570)4. Restoration of the generated hologram (560, 570)

이하에서는 각 부분에 대해서 상세히 설명한다.
Hereinafter, each part will be described in detail.

1. 3차원 영상으로부터 블록 중복성 추출1. Block redundancy extraction from 3D image

일반적으로 3차원 영상의 인접한 픽셀들 간에는 같은 값을 갖거나 유사한 값을 갖게 된다. 도 6에서 (a)와 (b)는 두개의 주사위로 이루어진 3차원 영상을 나타낸다. (a)는 밝기 영상을 나타낸 것이고 (b)는 깊이 영상을 나타낸 것이다. 도 6에서 (c)는 (a)와 (b)에서 그 일부를 확대한 영상으로 추출된 부분의 밝기 값과 깊이 값을 나타낸다. 이를 보면 크게 5가지 영역으로 나뉘는 것을 볼 수 있다. 즉, 영역 Ⅰ, Ⅱ, Ⅳ, Ⅴ 영역을 보면 각각 같은 밝기 값과 깊이 값을 갖는 것을 볼 수 있다. 그리고 영역 Ⅲ의 경우 다양한 값을 갖는 것을 볼 수 있다. 도 6에서 (d)의 경우 (c)의 영상을 분석하여 같은 밝기 값 및 깊이 값을 갖는 2×2, 3×3 크기의 블록 영역(블록 중복성 맵)을 추출한 것이다. 이를 보면 많은 부분이 2×2, 3×3 크기의 블록으로 그룹화되는 것을 볼 수 있다.In general, adjacent pixels of a three-dimensional image have the same value or a similar value. 6 (a) and 6 (b) show a three-dimensional image composed of two dice. (a) shows the brightness image and (b) shows the depth image. FIG. 6 (c) shows brightness values and depth values of the portions extracted by the enlarged images in (a) and (b). This can be seen in five major areas. That is, regions I, II, IV, and V have the same brightness value and depth value, respectively. In the case of region III, it can be seen that it has various values. In FIG. 6 (d), the image of (c) is analyzed to extract 2 × 2 and 3 × 3 block regions (block redundancy maps) having the same brightness value and depth value. It can be seen that many parts are grouped into blocks of size 2 × 2 and 3 × 3.

도 7은 블록 중복성 맵을 도시한 도면이다. 도 7에서 (a)는 3차원 영상의 밝기 값을 도시한 것이며, (b)는 같은 밝기 값을 갖는 블록을 도시한 것이다. (c)는 N×N 블록 중복성 맵을 도시한 것이며, (d)가 N-point 중복성 맵을 도시한 것이다.7 is a diagram showing a block redundancy map. 7 (a) shows brightness values of a three-dimensional image, and FIG. 7 (b) shows blocks having the same brightness values. (c) shows an NxN block redundancy map, and (d) shows an N-point redundancy map.

도 7 (a)는 10×10 크기의 임의의 3차원 물체에서 밝기 정보를 나타낸다. 여기서 편의상 모든 포인트는 같은 깊이에 있는 것으로 가정한다. 도 7 (b)는 도 7 (a)에서 같은 값을 갖는 영역을 N×N 크기의 블록으로 그룹화한 영상이다. 이를 보면 많은 영역이 그룹화된 것을 볼 수 있다. 예를 들면 Region Ⅰ, Ⅲ, Ⅵ은 각각 5×5, 2×2, 4×4의 블록 크기에 각각 150, 50, 250의 값을 갖는 것을 볼 수 있다. 또한 Region Ⅸ, Ⅹ은 각각 1×2, 3×1의 블록 크기에 모두 250의 값을 갖는 것을 볼 수 있다.7 (a) shows brightness information in an arbitrary three-dimensional object having a size of 10 × 10. For convenience, all points are assumed to be at the same depth. 7 (b) is an image obtained by grouping regions having the same value in FIG. 7 (a) into N × N size blocks. It can be seen that many areas are grouped. For example, regions I, III, and VI have block sizes of 5 × 5, 2 × 2, and 4 × 4, respectively, with values of 150, 50, and 250, respectively. In addition, Region IX and X have a block size of 1 × 2 and 3 × 1, respectively.

도 7 (c)는 도 7 (a)로부터 2D RLE를 이용하여 추출한 N×N 블록 중복성 맵을 나타낸다. 여기서 5×5/150, 2×2/50, 3×1/250는 각각 5×5, 2×2, 3×1의 블록 크기에 각각 150, 50, 250의 값을 갖는 것을 나타낸다. 도 7 (d)는 기존의 1D RLE를 이용한 공간 중복성 맵을 나타낸다.Fig. 7 (c) shows an NxN block redundancy map extracted using 2D RLE from Fig. 7 (a). Here, 5 × 5/150, 2 × 2/50, and 3 × 1/250 have values of 150, 50, and 250 in block sizes of 5 × 5, 2 × 2, and 3 × 1, respectively. 7 (d) shows a spatial redundancy map using the existing 1D RLE.

도 7 (c)와 같이 제안하는 방법은 5×5 블록 1개, 4×4 블록 2개, 3×3 블록 1개, 2×2 블록 4개, 3×1 블록 1개, 1×2 블록 1개 그리고 나머지 다른 값을 갖는 13개의 1×1 블록으로 구성된다. 따라서 제안된 방법에서는 23(=1+2+1+4+1+1+13)번의 계산으로 홀로그램을 생성할 수 있게 된다. 하지만 기존의 N-LUT 방법에서는 모든 포인트를 따로 계산하기 때문에 100(=10×10)번의 계산으로 홀로그램을 생성하게 된다. 또한 기존의 공간 중복성 기반의 홀로그램 연산에서는 38(=6+8+3+8+13)의 연산이 필요하게 된다. 따라서 제안된 방법은 기존에 비해 각각 77번, 15번의 계산량이 감소하게 된다.
As shown in FIG. 7 (c), the proposed method includes one 5 × 5 block, 2 × 4 blocks, 3 × 3 blocks, 4 × 2 blocks, 3 × 1 blocks, 1 × 2 blocks 1, and 13 1 × 1 blocks having the remaining values. Therefore, in the proposed method, hologram can be generated by 23 (= 1 + 2 + 1 + 4 + 1 + 1 + 13) calculations. However, in the conventional N-LUT method, since all points are separately calculated, a hologram is generated by 100 (= 10 × 10) calculations. In addition, in the hologram operation based on the spatial redundancy, 38 (= 6 + 8 + 3 + 8 + 13) operations are required. Therefore, the proposed method reduces the computation amount of 77 times and 15 times, respectively.

2. N×N-point PFPs의 생성2. Generation of N × N-point PFPs

도 8은 2×2-point PFP의 생성 절차를 나타낸다. 도 8 (a)는 z₁의 깊이에 있는 4개의 점으로 구성된 A(0, 0, z₁), B(d, 0, z₁), C(0, d, z₁), D(d, d, z₁)를 나타낸다. 도 8 (b)는 기존의 N-LUT에서 사용되는 z₁ 깊이 평면에서의 1×1-point PFP를 나타낸다. 여기서 2×2 point PFP는 1×1 point PFP를 단순히 이동 및 중첩시켜 생성할 수 있게 된다. 즉, 도 8 (c)와 같이 1×1 point PFP를 x, y 방향으로 각각 d만큼 이동시키고 이를 도 8 (d)와 같이 모두 중첩시키게 된다. 즉, 도 8 (c-2)는 1×1 point PFP를 x축 방향으로 d만큼 이동시킨 것이고 도 8 (c-3)은 1×1 point PFP를 x, y축 방향으로 각각 d만큼 이동시킨 것이다.8 shows a procedure of generating a 2x2-point PFP. Figure 8 (a) is A with four points in the depth of _{z 1 (0, 0, z} 1), B (d, 0, z 1), C (0, d, z 1), D (d , d, z ₁ ). FIG. 8 (b) shows a 1 × 1-point PFP in the z ₁ depth plane used in the conventional N-LUT. Here, a 2 × 2 point PFP can be generated by simply moving and overlapping a 1 × 1 point PFP. That is, as shown in FIG. 8 (c), the 1 × 1 point PFP is shifted by d in the x and y directions, respectively, and is superimposed as shown in FIG. 8 (d). 8 (c-2) shows a 1 × 1 point PFP shifted by d in the x-axis direction, and FIG. 8 (c-3) shifts a 1 × 1 point PFP by d in the x- and y- will be.

도 9는 N×N point PFP의 예시도이다. 도 9에서 (a)는 1×1 point PFP를 도시한 것이고, (b)는 2×2 point PFP를 도시한 것이며, (c)는 3×3 point PFP를 도시한 것이다. 여기서 (a)의 1×1 point PFP는 앞에서 언급한 N-LUT에서의 수학식 8을 이용하여 구할 수 있다. 그리고 (b)의 2×2 point PFP는 다음 수학식 10을 이용하여 구할 수 있게 된다.9 is an exemplary diagram of an N x N point PFP. 9 (a) shows a 1 × 1 point PFP, (b) shows a 2 × 2 point PFP, and (c) shows a 3 × 3 point PFP. Here, the 1x1 point PFP in (a) can be obtained by using Equation (8) in the above-mentioned N-LUT. The 2x2 point PFP in (b) can be obtained by using the following equation (10).

여기서, z_p는 깊이값을 나타내고 d는 포인트 간의 간격을 나타낸다. 마찬가지로 N×N point PFP는 다음 수학식 11을 이용하여 구할 수 있게 된다.Where z _p represents the depth value and d represents the interval between points. Similarly, the N × N point PFP can be obtained by using the following equation (11).

3. 홀로그램 생성3. Hologram creation

도 10은 2×2 point PFP를 이용한 홀로그램 생성 절차를 나타낸다. 도 10 (a)를 보면 3차원 정보는 A(x₁,y₁,z₁), B(x₁+d,y₁,z₁), C(x₁,y₁+d,z₁), D(x₁+d,y₁+d,z₁), E(x₂,y₂,z₁), F(x₂+d,y₂,z₁), G(x₂,y₂+d,z₁), H(x₂+d,y₂+d,z₁)의 8개의 점으로 구성되어 있다. 이를 보면 모든 점은 같은 밝기를 갖고 각각 A와 E를 기준으로 각각 d 간격으로 두 개의 2×2의 블록으로 구성되어 있다. 따라서 홀로그램을 생성하기 위하여 도 10 (c)와 같은 2×2 point PFP를 호출한 후 A를 포함하는 블록을 표현하기 위하여 도 10 (d)와 같이 -x₁, y₁만큼, E를 포함하는 블록을 표현하기 위하여 x₂, -y₁ 만큼 이 2×2 point PFP를 이동시킨다. 그리고 도 10 (e)처럼 모든 블록에 대한 이동된 2×2 point PFP를 더하여 주고 마지막으로 도 10 (f)와 같이 홀로그램 영상 부분만을 추출하여 최종 홀로그램을 구하게 된다.
10 shows a hologram creation procedure using a 2x2 point PFP. Is _{_{A (x 1, y 1,}} z 1), B (x 1 + d, y 1, z 1), C (x 1, y 1 + d, z 1) Figure 10 looking at (a) 3-D information _{, d (x 1 + d,} y 1 + d, z 1), E (x 2, y 2, z 1), F (x 2 + d, y 2, z 1), G (x 2, y 2 + d, z ₁ ) and H (x ₂ + d, y ₂ + d, z ₁ ). In this case, all points have the same brightness and are composed of two 2 × 2 blocks at d intervals based on A and E, respectively. Accordingly to FIG. 10 (c) and includes a -x _{_1,} y ₁ by, E as shown in 10 (d) also to represent a block including A after a call to the 2 × 2 point PFP such as to produce a holographic To represent the block, move the 2 × 2 point PFP by x ₂ , -y ₁ . Then, the moved 2 × 2 point PFP for all the blocks are added as shown in FIG. 10 (e), and finally, only the hologram image portion is extracted as shown in FIG. 10 (f) to obtain the final hologram.

4. 실험 및 결과4. Experiments and Results

실험에서는 제안된 방법을 검증하기 위하여 도 11과 같이 주사위, 성, 자동차 영상에 대하여 실험을 수행하였다. 도 11은 실험에 사용한 밝기 및 깊이 영상을 도시한 도면으로, (a), (b) 및 (c)는 각각 주사위 영상, 성 영상 및 자동차 영상을 의미한다. (a), (b) 및 (c)에서 상측 영상은 밝기 영상이며, 하측 영상은 깊이 영상이다. 입력 영상은 각각 500 × 500 × 256의 해상도를 갖고 생성된 홀로그램은 10㎛의 픽셀 크기에 1,600 × 1,600의 해상도를 갖는다. 또한 시청 거리는 100mm로 하여 복원 포인트 간의 간격은 30㎛(100mm × 0.003 = 30㎛)로 설정하였다. 따라서 PFP는 1,500(500 × 3 = 1,500) 픽셀만큼 이동시킬 수 있어야 하고 결과적으로 PFP의 크기는 3,100(=1,600+1,500) × 3,100(=1,600+1,500) 이상이 되어야 한다.Experiments were performed on dice, sex, and car images as shown in FIG. 11 to verify the proposed method. FIG. 11 is a diagram showing the brightness and depth images used in the experiment, wherein (a), (b), and (c) represent the dice image, the sex image, and the automobile image, respectively. In (a), (b) and (c), the upper image is the brightness image and the lower image is the depth image. The input image has a resolution of 500 × 500 × 256, and the generated hologram has a pixel size of 10 μm and a resolution of 1,600 × 1,600. The viewing distance was set to 100 mm, and the interval between the restoration points was set to 30 탆 (100 mm x 0.003 = 30 탆). Therefore, the PFP should be able to move by 1,500 (500 × 3 = 1,500) pixels, and as a result, the size of the PFP should be 3,100 (= 1,600 + 1,500) × 3,100 (= 1,600 + 1,500).

도 12는 실험에 사용한 입력 영상에 대하여 1-D RLE와 2-D RLE 기법을 이용하여 각각 추출한 같은 밝기 및 깊이 값을 갖는 블록 중복성 맵을 나타낸다. 기존의 RLE 기반의 중복성 추출에서 파란색은 3×1 또는 1×3 크기의 블록을 나타내고, 녹색은 2×1 또는 1×2 크기의 블록을 나타낸다. 그리고 붉은색은 인접한 픽셀과 다른 밝기 또는 깊이 값을 갖는 것을 나타낸다.12 shows a block redundancy map having the same brightness and depth values extracted using the 1-D RLE and 2-D RLE techniques for the input image used in the experiment. In the conventional RLE-based redundancy extraction, blue represents a block of 3 × 1 or 1 × 3, and green represents a block of 2 × 1 or 1 × 2. And a red color indicates a different brightness or depth value from adjacent pixels.

제안된 방법에서는 N×N 크기의 블록으로 중복성 맵을 추출하였다. 그리고 남은 영상에 대하여 N×1, 1×N의 크기로 추출하였다. 그리고 나머지 부분에 대하여 1×1의 크기를 할당하였다. 도 12의 (A-9) ~ (A-11)의 경우를 보면 (A-9)의 파란색은 3×3으로, 녹색은 2×2의 크기로 추출된 블록 중복성 맵을 나타낸다. 도 12 (A-10)의 파란색은 3×1, 녹색은 2×1의 크기로, 도 12 (A-11)에서 파란색은 1×3, 녹색은 1×2의 크기로 추출된 블록 중복성 맵을 나타낸다. 그리고 마지막으로 남은 부분에 대하여 도 12 (A-9)의 붉은색으로 할당을 하였다. 따라서 각각의 크기에 따라 추출된 블록 중복성 맵을 이용하여 각각의 크기에 해당하는 N×N point PFP를 이용하여 홀로그램을 생성하게 되면 효율적인 홀로그램 생성이 가능하게 될 것이다.In the proposed method, the redundancy map is extracted from N × N blocks. The remaining images were extracted with N × 1 and 1 × N sizes. And the size of 1 × 1 is allocated to the remaining portions. In the case of (A-9) to (A-11) in FIG. 12, blue of (A-9) represents a block redundancy map extracted by 3 × 3 and green of 2 × 2. 12 (A-10) has a size of 3 × 1 and green has a size of 2 × 1. In FIG. 12 (A-11), the block redundancy map extracted in the size of 1 × 3 in blue and 1 × 2 in green . Finally, the remaining portion is assigned to the red color shown in FIG. 12 (A-9). Therefore, if the hologram is generated using the N × N point PFP corresponding to each size by using the block redundancy map extracted according to each size, efficient hologram generation will be possible.

도 13은 테스트 영상에 대한 추출된 블록 중복성 데이터를 도시한 테이블도이다. 도 13은 기존 및 제안된 방법에 따라 추출된 블록 중복성 데이터를 나타낸다. 이를 보면 주사위 영상의 경우 기존의 N-LUT 방법에서는 총 41,231 포인트를 연산하여야 한다. 하지만 기존의 RLE 기반의 N-LUT 방법에서는 2×1 크기의 블록을 사용하는 경우 24,370포인트로 줄어 계산하여야 할 포인트가 59.11%로 줄어들게 된다. 하지만 제안된 방법에서는 3×3의 크기로 추출한 경우 총 13,476 포인트만 연산하면 되므로 32.68%로 계산하여야 하는 포인트가 감소하게 된다. 마찬가지로 성과 자동차 영상에 대해서도 각각 61.10%, 63.37%로 계산 포인트가 감소하게 된다.13 is a table showing extracted block redundancy data for a test image. 13 shows block redundancy data extracted according to the existing and proposed methods. In the case of the die image, a total of 41,231 points must be calculated in the conventional N-LUT method. However, in the conventional RLE-based N-LUT method, when using 2 × 1 size blocks, the number of points to be calculated is reduced to 24,370 points and reduced to 59.11%. However, in the proposed method, when extracting with 3 × 3 size, only 13,476 points can be calculated. Therefore, 32.68% points need to be calculated. Likewise, 61.10% and 63.37% of the performance and automobile images are calculated, respectively.

도 14는 기존의 방법 및 제안된 방법으로 생성된 홀로그램을 복원한 영상을 나타낸다. 도 14에서 볼 수 있듯이 모든 방법에 대하여 영상이 잘 복원된 것을 볼 수 있다.14 shows an image reconstructing a hologram generated by the conventional method and the proposed method. As shown in FIG. 14, it can be seen that the image is well reconstructed for all the methods.

도 15는 기존의 방법 및 제안된 방법에 대한 홀로그램 생성 시간을 보여주는 테이블도이다. 도 15는 각각의 방법에 의하여 홀로그램을 생성할 때 걸린 한 포인트당 계산 시간을 나타낸다. 도 15를 참조하면, 주사위 영상에 대하여 기존의 N-LUT 방식에서는 포인트 당 4.229 ms가 걸리고 RLE 기반의 N-LUT 방식에서는 포인트 당 2.493 ms (N=2), 2.028 ms (N=3)가 걸린다. 하지만 제안된 방법에서는 1.745 ms (N=2), 1.378 ms (N=3)가 걸려 기존 N-LUT 방법에 비해 40.58%, 32.04%가 걸리는 것을 볼 수 있다.15 is a table showing the hologram generation time for the conventional method and the proposed method. 15 shows the calculation time per point taken when generating the hologram by each method. Referring to FIG. 15, it takes 4.229 ms per point in the conventional N-LUT method and 2.493 ms (N = 2) and 2.028 ms (N = 3) per point in the RLLE based N-LUT method . However, in the proposed method, it takes 1.745 ms (N = 2) and 1.378 ms (N = 3), which is 40.58% and 32.04% compared with the conventional N-LUT method.

다음으로, 홀로그램 생성 장치(100)의 홀로그램 생성 방법에 대해서 설명한다. 도 16은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그램 생성 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 이하 설명은 도 1 내지 도 3 및 도 16을 참조한다.Next, a hologram generating method of the hologram generating apparatus 100 will be described. 16 is a flowchart schematically showing a hologram generating method according to a preferred embodiment of the present invention. The following description refers to Figs. 1 to 3 and Fig.

먼저, 블록 맵 추출부(110)가 타겟을 포함하는 입력 영상으로부터 블록 픽셀들을 그룹화시켜 블록 맵을 획득하며, 획득된 블록 맵을 추출한다(S10). 이때 블록 맵 추출부(110)는 밝기 값이나 깊이 값을 기준으로 블록 픽셀들을 그룹화시켜 블록 맵을 획득할 수 있다.First, the block map extracting unit 110 obtains a block map by grouping block pixels from an input image including a target, and extracts the obtained block map (S10). At this time, the block map extracting unit 110 may obtain the block map by grouping the block pixels based on the brightness value or the depth value.

S10 단계에서 블록 맵 추출부(110)는 밝기 값이나 깊이 값이 동일한 블록 픽셀들을 그룹화시켜 블록 맵을 추출할 수 있다. 또한 블록 맵 추출부(110)는 입력 영상으로 2차원 RLE(Run Length Encoding)에 기반한 3차원 영상을 이용할 수 있다.In operation S10, the block map extraction unit 110 extracts a block map by grouping block pixels having the same brightness value or depth value. Also, the block map extracting unit 110 may use a three-dimensional image based on a two-dimensional RLE (Run Length Encoding) as an input image.

S10 단계 이후, 홀로그램 정보 생성부(120)가 룩업 테이블에 저장된 N×N PFP(Principle Fringe Pattern)를 이용하여 적어도 하나의 추출된 블록 맵으로부터 홀로그램 정보를 생성한다(S20).After step S10, the hologram information generating unit 120 generates hologram information from at least one extracted block map using the NxN Principle Fringe Pattern (PFP) stored in the lookup table (S20).

S20 단계는 다음과 같이 구체적으로 수행될 수 있다. 먼저 타겟 지점 선택부(121)가 블록 맵 내에서 적어도 두개의 타겟 지점들을 선택한다. 이후 블록 맵 위치 변경부(122)가 블록 맵을 위치 이동시켜 타겟 지점들 중에서 선택된 지점을 중심축으로 하는 PFP를 획득한다. 이후 PFP 결합부(123)가 각 타겟 지점을 중심축으로 하는 PFP가 획득되면 획득된 PFP들을 결합시킨다. 이후 N×N PFP 추출부(124)가 결합된 PFP들로부터 미리 정해진 크기에 부합하는 N×N PFP를 추출한다. N×N PFP 추출부(124)는 미리 정해진 크기에 부합하는 N×N PFP로 타겟 지점들을 모두 포함하는 N×N PFP를 추출할 수 있다. 이후 N×N PFP 기반 홀로그램 정보 생성부(125)가 추출된 N×N PFP로 홀로그램 정보를 생성한다.The step S20 may be performed concretely as follows. First, the target point selection unit 121 selects at least two target points in the block map. Then, the block map position changing unit 122 moves the block map and obtains the PFP with the selected point as the central axis. Then, when the PFP combining unit 123 acquires the PFP with the center of each target point as the central axis, the acquired PFPs are combined. Then, the N × N PFP extractor 124 extracts N × N PFPs matching the predetermined size from the combined PFPs. The N x N PFP extracting unit 124 may extract N x N PFPs including all of the target points with N x N PFPs conforming to a predetermined size. Then, the N × N PFP-based hologram information generating unit 125 generates hologram information using the extracted N × N PFP.

S20 단계 이후, 홀로그램 생성부(130)가 생성된 홀로그램 정보를 이용하여 타겟과 관련된 홀로그램을 생성한다(S30).After step S20, the hologram generating unit 130 generates a hologram associated with the target using the generated hologram information (S30).

한편, S10 단계와 S20 단계 사이에, PFP 결합체 생성부(160)가 선택된 픽셀과 이 픽셀에 인접하는 적어도 하나의 인접 픽셀을 포함하여 PFP를 생성하며, 생성된 PFP들을 결합시켜 PFP 결합체를 생성할 수 있다(S11).Between steps S10 and S20, the PFP combination generation unit 160 generates a PFP including the selected pixel and at least one adjacent pixel adjacent to the selected pixel, and combines the generated PFPs to generate a PFP combination (S11).

S11 단계는 다음과 같이 구체적으로 수행될 수 있다. 먼저 픽셀 선택부(161)가 PFP 내에서 적어도 두개의 픽셀들을 선택한다. 이후 PFP 획득부(162)가 PFP를 위치 이동시켜 선택된 각 픽셀을 중심축으로 하는 PFP들을 획득한다. 이후 중첩 기반 패턴 생성부(163)가 획득된 PFP들을 중첩시켜 PFP 결합체를 생성한다.Step S11 may be performed as follows. First, the pixel selection unit 161 selects at least two pixels in the PFP. Then, the PFP acquiring unit 162 moves the PFP to acquire PFPs with each pixel selected as a central axis. Then, the overlapping-based pattern generator 163 overlaps the obtained PFPs to generate a PFP combination.

S11 단계에서 PFP 결합체 생성부(160)는 PFP로 동일 깊이 평면에 기반한 PFP를 생성할 수 있다.In step S11, the PFP conjugate generation unit 160 may generate a PFP based on the same depth plane with the PFP.

한편, S11 단계와 S20 단계 사이에, 룩업 테이블 생성부(170)가 생성된 PFP 결합체를 이용하여 룩업 테이블을 생성할 수 있다(S12).Between steps S11 and S20, the lookup table generator 170 may generate a lookup table using the generated PFP combination (S12).

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

100 : 홀로그램 생성 장치 110 : 블록 맵 추출부
120 : 홀로그램 정보 생성부 121 : 타겟 지점 선택부
122 : 블록 맵 위치 변경부 123 : PFP 결합부
124 : N×N PFP 추출부 125 : N×N PFP 기반 홀로그램 정보 생성부
130 : 홀로그램 생성부 140 : 전원부
150 : 주제어부 160 : PFP 결합체 생성부
161 : 픽셀 선택부 162 : PFP 획득부
163 : 중첩 기반 패턴 생성부 170 : 룩업 테이블 생성부100: hologram generating device 110: block map extracting unit
120: hologram information generation unit 121: target point selection unit
122: Block map position changing unit 123: PFP combining unit
124: N × N PFP extracting unit 125: N × N PFP-based hologram information generating unit
130: hologram generating unit 140:
150: main control unit 160: PFP combination generating unit
161: Pixel selection unit 162: PFP acquisition unit
163: overlapping-based pattern generator 170: lookup table generator

Claims

A block map extracting unit for obtaining a block map by grouping block pixels on the basis of a brightness value or a depth value from an input image including a target and extracting the obtained block map;
A target point selector for generating hologram information from at least one extracted block map using NxN Principle Fringe Patterns stored in a lookup table and selecting at least two target points within the block map; A block map position changing unit for moving a position of the block map and obtaining a PFP having a center selected from the target points as a center axis; A PFP combining unit that combines the obtained PFPs when a PFP with a center axis of each target point is obtained; An NxN PFP extracting unit for extracting NxN PFPs corresponding to a predetermined size from the combined PFPs; And an N × N PFP-based hologram information generating unit for generating the hologram information with the extracted N × N PFPs; And
A hologram generating unit for generating a hologram associated with the target using the generated hologram information,
Wherein the hologram generating unit comprises:

The method according to claim 1,
Wherein the block map extracting unit uses a three-dimensional image based on a two-dimensional RLE (Run Length Encoding) as the input image.

The method according to claim 1,
Wherein the block map extracting unit extracts the block map by grouping the block pixels having the same brightness value or the same depth value.

The method according to claim 1,
A PFP conjugate generating unit that generates a PFP including a selected pixel and at least one adjacent pixel adjacent to the selected pixel and combines the generated PFPs to generate a PFP conjugate; And
A lookup table generating unit for generating the lookup table using the generated PFP combination,
And a hologram generating unit for generating holograms.

5. The method of claim 4,
Wherein the PFP conjugate generating unit comprises:
A pixel selector for selecting at least two pixels in the PFP;
A PFP acquiring unit for acquiring PFPs having the center axis of each selected pixel by moving the PFP; And
Based pattern generation unit for generating the PFP combination by superimposing the obtained PFPs,
Wherein the hologram generating unit comprises:

5. The method of claim 4,
Wherein the PFP conjugate generating unit generates a PFP based on the same depth plane with the PFP.

delete

The method according to claim 1,
Wherein the N × N PFP extractor extracts N × N PFPs including all the target points in an N × N PFP matching the predetermined size.

A block map extracting step of obtaining a block map by grouping block pixels based on a brightness value or a depth value from an input image including a target and extracting the obtained block map;
A hologram information generating step of generating hologram information from at least one extracted block map using NxN Principle Fringe Patterns stored in a lookup table; And
A hologram generating step of generating a hologram associated with the target using the generated hologram information
/ RTI >
The hologram information generating step may include:
A target point selection step of selecting at least two target points within the block map;
A block map position changing step of moving the block map to obtain a PFP having a center selected from the target points as a central axis;
A PFP combining step of combining the obtained PFPs when a PFP having a center axis at each target point is obtained;
An NxN PFP extraction step of extracting NxN PFPs corresponding to a predetermined size from the combined PFPs; And
An N × N PFP-based hologram information generating step of generating the hologram information with the extracted N × N PFP
And generating a hologram image.

10. The method of claim 9,
Wherein the block map extracting step uses a three-dimensional image based on a two-dimensional RLE (Run Length Encoding) as the input image.

10. The method of claim 9,
Wherein the block map extraction step groups the block pixels having the same brightness value or the same depth value to extract the block map.

10. The method of claim 9,
Generating a PFP including a selected pixel and at least one adjacent pixel adjacent to the selected pixel, and combining the generated PFPs to generate a PFP conjugate; And
A lookup table generation step of generating the lookup table using the generated PFP combination
Further comprising the steps of:

13. The method of claim 12,
The PFP complex-
A pixel selecting step of selecting at least two pixels in the PFP;
A PFP acquiring step of moving the PFP to acquire PFPs with each pixel selected as a central axis; And
An overlapping-based pattern generation step of overlapping the obtained PFPs to generate the PFP combination
And generating a hologram image.

13. The method of claim 12,
Wherein the PFP conjugate generating step generates a PFP based on the same depth plane with the PFP.

delete

10. The method of claim 9,
Wherein the N × N PFP extracting step extracts N × N PFPs including all of the target points in an N × N PFP matching the predetermined size.