KR101619776B1 - 4컬러 센서를 이용한 뎁스맵 시스템에서 ir정보를 이용한 rgb 디블러링 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 방법은, IR이미지는 올인포커스(all-in-focus)된 이미지를 얻고, RGB이미지는 특정 포인트(point)로 초점을 필스(fix)하여 거리에 따른 블러드(blurred) 이미지를 얻는 4컬러 센서를 이용한 뎁스맵 시스템을 이용하여 디블러드(deblurred) RGB이미지를 얻는 방법에 있어서, 블러드 RGB이미지의 색상은 유지하고, RGB이미지를 휘도신호인 Y와 색차신호인 Cb, Cr로 변환하는 제1 단계와, 상기 Y를 IR이미지의 엣지정보를 이용하여 교체(replace)하여 엣지가 뚜렷한 새로운 Y'를 만드는 제2 단계와, 상기 Y'와 색차신호인 Cb, Cr을 RGB로 변환하여 디블러드(deblurred) RGB이미지를 만드는 제3 단계를 포함함을 특징으로 하는 4컬러 센서를 이용한 뎁스맵 시스템에서 IR정보를 이용한 RGB 디블러링 방법이다.
Description
본 발명은, 4컬러 센서를 이용한 뎁스맵 시스템에서 IR정보를 이용한 RGB 디블러링 방법에 관한 것으로서, 보다 상세히는, RGB이미지와 IR이미지를 획득하는 4컬러 센서를 이용한 뎁스맵 시스템에서, 올인포커스(all-in-focus)된 이미지를 가져서 엣지가 뚜렷한 IR정보를 이용하여, 블러드(blurred) RGB이미지에서 디블러드(deblurred) RGB이미지를 얻는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 4컬러 센서를 이용한 뎁스맵 시스템은, 도 1과 같이, R, G, B와 IR(적외선)의 4개의 센서신호를 가지고 뎁스맵 정보를 추출한 후, 추출된 뎁스맵 정보와 함께 RGB이미지를 사용자에게 제공하는 시스템이다. 여기서, 뎁스맵 정보는, RGB이미지와 IR이미지의 블러(blur)정도를 비교하여 계산한다.
그런데, IR센서는, 흑색재료(black material) 필터를 사용하여 RGB센서와의 크로스토크(cross-talk)를 차단하고, 핀홀(pin hole) 구조의 작은 어파쳐(aperture)를 사용하여, 올인포커스(all-in-focus)된 이미지를 얻는다. 한편, RGB센서는, 특정 포인트(point)로 초점을 필스(fix)하여 거리에 따라 블러(blur)된 이미지를 얻는다.
종래에는, 3D 깊이정보를 기반으로 한 이미지 블러방법이 개시되어 있고, 이는 3D 카메라를 통해 캡쳐하여 복수 개의 피사체와 상기 복수 개의 피사체 각각에 대한 깊이 정보를 포함하는 3D이미지를 수신하는 단계; 상기 복수 개의 피사체 중 하나를 목표 피사체로 식별하는 단계; 상기 목표 피사체와 관련된 상기 깊이 정보를 바탕으로 상기 3D 카메라와 상기 목표 피사체 간의 제 1 거리를 결정하는 단계; 상기 복수 개의 피사체 중의 제 1 추가 피사체와 상기 목표 피사체 사이의 제 2 거리를, 상기 제 1 추가 피사체와 관련된 상기 깊이 정보와 상기 목표 피사체와 관련된 상기 깊이 정보를 바탕으로, 결정하는 단계; 가상의 f 값(f-number)과 가상의 초점 거리를 수신하는 단계; 상기 제 1 거리, 상기 제 2 거리, 상기 가상의 f 값 및 상기 가상의 초점 거리를 바탕으로 상기 제 1 추가 피사체에 대한 제 1 블러 지수를 산출하는 단계; 및 상기 제 1 블러 지수를 바탕으로 제 1 이미지 블러를 상기 제 1 추가 피사체에 적용하는 단계;를 포함한다.
그런데, 뎁스맵 추출을 위한 블러드(blurred) RGB는, 일반적인 용도로 사용자에게 제공하기는 부적합하므로, 블러(blur)가 되지 않은(deblurred) RGB가 필요하다.
특허문헌의 기술은, 3D 깊이정보를 기반으로 한 이미지 블러방법이고, 본원발명과 같이 IR정보를 이용하는 것도 아니고, 이미 블러된 RGB로부터 디블러드 RGB를 만들어내는 기술이 아니다.
따라서 본원에서는, 엣지가 뚜렷한 IR정보를 이용하여 블러드(blurred) RGB이미지에서 디블러드(deblurred) RGB이미지를 얻는 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 방법은, IR이미지는 올인포커스(all-in-focus)된 이미지를 얻고, RGB이미지는 특정 포인트(point)로 초점을 필스(fix)하여 거리에 따른 블러드(blurred) 이미지를 얻는 4컬러 센서를 이용한 뎁스맵 시스템을 이용하여 디블러드(deblurred) RGB이미지를 얻는 방법에 있어서, 블러드 RGB이미지의 색상은 유지하고, RGB이미지를 휘도신호인 Y와 색차신호인 Cb, Cr로 변환하는 제1 단계와, 상기 Y를 IR이미지의 엣지정보를 이용하여 교체(replace)하여 엣지가 뚜렷한 새로운 Y'를 만드는 제2 단계와, 상기 Y'와 색차신호인 Cb, Cr을 RGB로 변환하여 디블러드(deblurred) RGB이미지를 만드는 제3 단계를 포함함을 특징으로 하는 4컬러 센서를 이용한 뎁스맵 시스템에서 IR정보를 이용한 RGB 디블러링 방법이다.
여기서, 상기 제2 단계에 있어서, 표준편차가 소정치 이상인 영역을 1(엣지), 소정치 미만인 영역을 0(플랫)으로 하여 엣지를 검출할 수 있다.
또한, 상기 제2 단계에 있어서, 엣지와 플랫을 점진적으로 나누기 위하여, 엣지에 민(mean)필터를 적용하는 엣지 민 처리를 수행할 수 있다.
여기서, 상기 엣지 민 처리의 결과를 이용하여, 엣지와 중간영역과 플랫으로 세 영역을 점진적으로 나누고 플랫영역의 노이즈를 제거하기 위하여, 각 영역에 대하여 현재의 픽셀을 중심으로 하는 윈도우를 설정하여 민(mean)필터를 적용할 수 있다.
여기서, 상기 세 영역에 적용되는 윈도우의 크기 중, 상기 플랫영역에 적용되는 윈도우의 크기가 가장 크게 설정되도록 하여도 좋다.
본원에 의하면, 엣지가 뚜렷한 IR정보를 이용하여 블러드(blurred) RGB이미지에서 디블러드(deblurred) RGB이미지를 얻는 방법이 제공된다.
도 1은, 뎁스맵 시스템과 이를 이용한 본 발명에 대한 개념설명용 다이어그램이다.
도 2는, 뎁스맵 시스템과 이를 이용한 본 발명의 순서도이다.
도 3은, 뎁스맵 시스템의 블러드 RGB이미지의 예시이다.
도 4는, 뎁스맵 시스템의 올인포커스 IR이미지의 예시이다.
도 5는, 도 3의 Y성분의 예시이다.
도 6은, 도 4에 대한 증폭 후의 모습이다.
도 7은, 도 6으로부터 1(엣지)과 0(플랫)을 적용하여 엣지를 검출한 후의 모습이다.
도 8은, 도 7에 대한 점진적 적용을 위하여 0~1 사이 값으로 민(mean)필터를 적용한 후의 모습이다.
도 9는, 도 8로부터 노이즈제거를 위하여 엣지/중간/플랫 영역에 대하여 윈도우사이즈를 달리하여 민(mean)필터를 적용시키기 전의 모습이다.
도 10은, 도 8로부터 노이즈제거를 위하여 엣지/중간/플랫 영역에 대하여 윈도우사이즈를 달리하여 민(mean)필터를 적용시킨 후의 모습이다.
도 11은, 도 10의 신호에서 Y'와 Cb, Cr정보를 RGB로 변환한 디블러드 RGB이미지이다.
도 2는, 뎁스맵 시스템과 이를 이용한 본 발명의 순서도이다.
도 3은, 뎁스맵 시스템의 블러드 RGB이미지의 예시이다.
도 4는, 뎁스맵 시스템의 올인포커스 IR이미지의 예시이다.
도 5는, 도 3의 Y성분의 예시이다.
도 6은, 도 4에 대한 증폭 후의 모습이다.
도 7은, 도 6으로부터 1(엣지)과 0(플랫)을 적용하여 엣지를 검출한 후의 모습이다.
도 8은, 도 7에 대한 점진적 적용을 위하여 0~1 사이 값으로 민(mean)필터를 적용한 후의 모습이다.
도 9는, 도 8로부터 노이즈제거를 위하여 엣지/중간/플랫 영역에 대하여 윈도우사이즈를 달리하여 민(mean)필터를 적용시키기 전의 모습이다.
도 10은, 도 8로부터 노이즈제거를 위하여 엣지/중간/플랫 영역에 대하여 윈도우사이즈를 달리하여 민(mean)필터를 적용시킨 후의 모습이다.
도 11은, 도 10의 신호에서 Y'와 Cb, Cr정보를 RGB로 변환한 디블러드 RGB이미지이다.
이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 동일구성에 의하여 동일기능을 가지는 부재에 대해서는, 도면이 달라지더라도 동일부호를 유지함으로써 그 상세한 설명을 생략하는 경우가 있다.
도 1은, 뎁스맵(depth map) 시스템과 이를 이용한 본 발명에 대한 개념설명용 다이어그램이다. 본 발명의 방법은, 하드웨어로서 4컬러 센서를 이용하는 시스템에 적용되고, 예컨대 전통적인 3컬러인 R, G, B와 함께 IR신호를 생성하여, 동일대상에 대하여 RGB이미지와 IR이미지를 동시에 생성하는 특수카메라, 또는 이를 이용하여 거리정보를 산출하여 적용하는 뎁스맵 시스템에 적용된다. 여기서, 4컬러 센서이용 시스템에 의하여, RGB이미지는, 도 3, 도 5와 같이, 특정 포인트(point)로 초점을 필스(fix)하여 거리에 따른 블러드 ( blurred ) RGB 이미지로 생성되고, IR이미지는, 도 4, 도 10과 같이, 올인포커스(all-in-focus)된 IR 이미지로 생성되어 있는 것을 전제로 한다.
이러한 RGB이미지와 IR이미지는 뎁스맵 시스템에 입력되어, 소정의 처리에 의하여 뎁스맵이 생성됨과 함께, 본 발명의 방법이 적용되어 새로이 디블러드 RGB 이미지가 생성된다. 이 디블러드 RGB이미지는, 도 11과 같이, 원근에 상관없이 올인포커스된 RGB이미지를 말한다.
도 2는, 뎁스맵 시스템과 이를 이용한 본 발명의 순서도이다. 본 발명의 방법은, 제1~제3 단계를 포함한다.
상기 제1 단계는, 블러드 RGB이미지의 색상은 유지하고, RGB이미지를 휘도신호인 Y와 색차신호인 Cb, Cr로 변환하는 단계이다. RGB와 Y, Cb, Cr의 변환관계는 이미 공지이므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 제2 단계는, 상기 Y를 IR이미지의 엣지정보를 이용하여 교체(replace)하여 엣지가 뚜렷한 새로운 Y'를 만드는 단계이다. 이 단계는 Y를 Y'로 개선하는 구성이며, 이 부분이 본 발명의 핵심이므로, 이하에 상술한다.
상기 제3 단계는, 상기 Y'와 색차신호인 Cb, Cr을 RGB로 변환하여 디블러드(deblurred) RGB이미지를 만드는 단계이다. 역시 RGB와 Y', Cb, Cr의 변환관계는 이미 공지이므로 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 4컬러 센서를 이용한 뎁스맵(depthmap) 시스템에서, 입력으로 사용할 RGB이미지는 도 3과 같고, IR이미지는 도 4와 같다. 여기서, IR이미지의 경계가 RGB이미지의 경계보다 뚜렷하지만, IR신호는 RGB신호보다 신호의 크기가 작아서 어두운 것을 확인할 수 있다.
이하, 제2 단계에서 Y를 Y'로 개선하는 기술에 대하여 상술한다. 본 발명의 작용의 상세과정에 대한 설명과 각각의 결과는 다음과 같다.
1.
IR
개선처리(
enhance
)
도 5는, 도 3의 Y성분의 예시이다. 블러드 이미지임을 알 수 있다. 도 6은, 도 4에 대한 증폭 후의 모습이다. 이는 디블러드 이미지이다.
IR의 신호는 핀홀(pin-hole)과 흑색재료의 영향으로 신호가 작으므로, Y를 대체하기 위하여 Y의 평균과 같도록 다음의 식으로 크기를 조정한다.
2. 노이즈제거(
Noise
remove
)
도 4의 IR이미지의 신호를 증폭하는 경우, 도 6의 개선된 IR이미지의 플랫(flat)한 영역(아래쪽 알파벳 s의 왼쪽영역)에서처럼 노이즈(noise)도 함께 커지므로, 플랫영역에 대하여 노이즈를 제거하기 위해, 적응적 윈도우크기(adaptive window size)를 갖는 민(mean)필터를 사용한다. 그 상세과정은 다음과 같다.
A. 엣지검출 : 엣지가 있는 부분은 그대로 두고, 플랫영역의 노이즈를 제거해야 하므로, 두 영역을 구별한다. 엣지검출은 일반적인 표준편차(standard deviation)를 이용한다.
표준편차 std(IR)가 일정한 임계값 이상이 되는 영역을 1(엣지), 그렇지 않은 영역을 0(flat)으로 할당한다. 결과는 {0,1}, 즉 0 or 1이다. 도 7에서 1의 값을 갖는 흰색 엣지영역을 확인할 수 있다.
B. 엣지 민( mean ): 윈도우 크기를 달리하는 민(mean)필터를 점진적으로 적용하기 위해서, 엣지와 플랫(flat)영역에 대하여 점진적으로 영역을 나누기 위하여, 엣지에 민(mean) 필터를 적용(도 8)한다. 결과값은 [0,1], 즉 0 ≤ Y ≤ 1이다.
C. 노이즈제거 : 엣지 민의 결과를 이용하여 엣지영역/엣지와 플랫의 중간영역/플랫영역으로 나누고, 각각의 영역에 윈도우 크기를 다르게 하여 민 필터를 적용한다. 이는 플랫영역에 눈에 띄게 나타난 노이즈 제거를 위함이다. 적용하는 윈도우 크기는, 플랫영역에 대한 것의 크기가 가장 크게 설정하는 것이 바람직하고, 예컨대 엣지, 중간, 플랫영역에 대하여 각각 1, 3, 5이다. 여기서, 윈도우 크기가 1이라는 것은 가로세로로 셀이 각각 하나(즉 셀이 하나)인 윈도우를 말하고, 윈도우 크기가 3이라는 것은 가로세로로 셀이 각각 3개(즉 셀이 9개)인 윈도우를 말하고, 윈도우 크기가 5라는 것은 가로세로로 셀이 각각 5개(즉 셀이 25개)인 윈도우를 말한다. 즉 현재의 변화대상인 셀을 윈도우의 가운데셀에 위치시켜서, 그 주변의 셀들의 민(mean)값으로 대체시키는 연산필터이다.
따라서 엣지영역은 그대로 두고(win=1), 엣지와 플랫의 중간영역은 win=3인 민 필터로, 플랫영역은 win=5인 민 필터로, 경우에 맞춰서 적정하게 적응적으로 윈도우를 조정하여 민 필터를 적용한다. 도 9의 민 필터를 적용하기 전의 개선된 IR이미지와 도 10의 민 필터를 적용한 후의 노이즈제거 IR이미지를 비교해 보면, 엣지의 뚜렷함은 유지하면서 플랫영역에서의 노이즈가 제거된 것을 확인할 수 있다.
도 11은, 도 10의 IR로부터의 신호인 Y'와 RGB로부터의 Cb, Cr정보를 이용하여 RGB로 변환한 디블러드 RGB이미지이다. 개선된 IR이미지(도 9)와 노이즈제거(도 10)를 거친 신호인 Y'를 블러드 RGB에서의 Y와 대체하여, Y', Cb, Cr정보를 RGB로 변환하여 디블러드(deblurred) RGB를 얻는다.
도 3과 도 11을 비교하면, 이상의 제1~제3 단계를 거쳐서 블러드 RGB이미지가 디블러드 RGB이미지로 변환되므로, 종래와 달리 4컬러 센서를 이용한 뎁스맵(depthmap) 시스템에서 디블러드 RGB이미지를 수요자에게 제공할 수 있게 된다.
이상, 구체적인 실시예를 따라서 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한하는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 내용의 범위 내에서 이루어진 당업자의 다양한 개량, 변형, 변경은 모두, 본원의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은, 4컬러 센서를 이용한 뎁스맵(depthmap) 시스템에서 IR정보를 이용한 RGB 디블러링(deblurring)하는 산업분야에서 이용될 수 있다.
4컬러 센서: 도 1의 첫 블럭
뎁스맵 시스템: 도 1의 둘째 블럭
뎁스맵 시스템: 도 1의 둘째 블럭
Claims (5)
- 입력받은 RGB이미지와 IR이미지로부터 디블러드 RGB이미지를 얻는 RGB 디블러링 방법에 있어서,
상기 RGB이미지인 특정 포인트(point)로 초점을 필스(fix)하여 거리에 따른 블러드(blurred) RGB이미지와 상기 IR이미지인 올인포커스(all-in-focus)된 디블러드(deblurred) IR이미지가, 뎁스맵 시스템에 이용되는 4컬러 센서에 의해 획득되는 입력단계와,
상기 블러드 RGB이미지로부터 색차신호인 Cb, Cr가 획득되는 컬러획득단계와,
상기 디블러드 IR이미지로부터 휘도신호인 Y가 획득되고, 상기 디블러드 IR이미지의 엣지정보를 이용하여 엣지가 뚜렷한 새로운 휘도신호인 Y'이 만들어지는 휘도획득단계와,
상기 휘도신호인 Y'와 색차신호인 Cb, Cr이 RGB로 변환되어, 디블러드 RGB이미지가 만들어지는 합성단계
가 포함됨을 특징으로 하는 4컬러 센서를 이용한 뎁스맵 시스템에서 IR정보를 이용한 RGB 디블러링 방법. - 청구항 1에 있어서,
상기 휘도획득단계에 있어서, 상기 디블러드 IR이미지에 대한 표준편차가 소정치 이상인 영역을 1(엣지), 소정치 미만인 영역을 0(플랫)으로 하여 엣지가 검출됨
을 특징으로 하는 4컬러 센서를 이용한 뎁스맵 시스템에서 IR정보를 이용한 RGB 디블러링 방법. - 청구항 2에 있어서,
상기 엣지와 플랫을 점진적으로 나누기 위하여, 엣지에 민(mean)필터가 적용되는 엣지 민 처리를 수행함
을 특징으로 하는 4컬러 센서를 이용한 뎁스맵 시스템에서 IR정보를 이용한 RGB 디블러링 방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 엣지 민 처리의 결과를 이용하여, 엣지와 중간영역과 플랫으로 세 영역을 점진적으로 나누고 플랫영역의 노이즈를 제거하기 위하여, 각 영역에 대하여 현재의 대상픽셀을 중심으로 하는 윈도우가 설정되어 민(mean)필터가 적용됨
을 특징으로 하는 4컬러 센서를 이용한 뎁스맵 시스템에서 IR정보를 이용한 RGB 디블러링 방법. - 청구항 4에 있어서,
상기 세 영역에 적용되는 윈도우의 크기 중, 상기 플랫영역에 적용되는 윈도우의 크기가 가장 크게 설정됨
을 특징으로 하는 4컬러 센서를 이용한 뎁스맵 시스템에서 IR정보를 이용한 RGB 디블러링 방법.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR20190074455A (ko) * | 2017-12-20 | 2019-06-28 | (주)이더블유비엠 | 평면이미지의 리포커싱 방법, 장치 및 기록매체에 저장된 프로그램 |
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2014
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| CN114745576A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-07-12 | 上海合志信息技术有限公司 | 一种家庭健身互动方法、装置、电子设备以及存储介质 |
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