KR101641711B1 - 거리 적응 3차원 카메라 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피사체로부터의 거리와 무관하게 3차원 입체 영상을 촬영할 수 있는 거리 적응 3차원 카메라를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 거리 적응 3차원 카메라는, 가이드축; 상기 가이드축을 회전시키기 위한 구동부; 상기 가이드축에 구성되어 제1 영상을 촬영하기 위한 제1 카메라 모듈부; 및 상기 가이드축에 구성되어 제2 영상을 촬영하기 위한 제2 카메라 모듈부를 포함할 수 있고, 상기 제1, 및 제2 카메라 모듈부는 상기 가이드축의 회전 방향에 따라 서로 멀어지거나 또는 서로 가까워지도록 상기 가이드축 상을 이동할 수 있다.

카메라, 3차원, 입체, 렌즈, 화각, 초점, 거리

Description

거리 적응 3차원 카메라{DISTANCE ADAPTIVE 3D CAMERA}

본 발명은 거리 적응 3차원 카메라에 관한 것으로, 구체적으로는 3차원 영상을 구현하기 위한 거리 적응 3차원 카메라에 관한 것이다.

일반적으로 입체영상을 획득하는 방식으로 단안식 입체영상 촬영방식과 양안식 입체영상 촬영방식이 있다.

단안식 입체영상 촬영방식은 한 대의 카메라를 사용하는 방식으로 헤드간 동기 및 줌 렌즈 간 동기문제는 없으나 바이프리즘(Bi-Prism) 어댑터로 인해 입체영상의 좌우 경계부에 화질 저하를 가져오고 색수차에 의해 화질 열화를 발생시킴으로써 설계시 섬세한 보상방법이 요구되는 문제점이 있다. 또한, 줌 및 포커스 값에 따라 주시각을 조절하는 것이 불가능하고, 이로 인해 정해진 주시각 범위 내에서만 촬영해야 하는 제한적인 촬영 조건을 가지며, 획득된 입체영상은 절반의 해상도밖에 가질 수 없는 문제점이 있다.

양안식 입체영상 촬영방식은 피사체에 대해 일정간격을 두고 평행하게 두 대의 카메라를 고정시켜 좌우영상을 획득하는 방식으로, 비교적 제작 및 조작이 용이 하고 키스톤에 의한 영상 왜곡이 적다. 즉, 사람의 눈과 같이 두 개의 영상센서를 이용하여 좌, 우 영상으로 구성되는 2차원 영상을 동시 또는 순차적으로 획득하여 3차원 영상을 촬영하는 장치이며, 지금까지 사용되어온 가장 일반적인 입체 카메라가 상기 양안 입체 카메라이다.

도1은 종래의 양안식 3차원 카메라의 사시도, 그리고 도2, 및 도3은 종래의 양안식 3차원 카메라의 촬영 예시도로서, 도2와 같이 원거리를 촬영할 시에는 한 쌍의 카메라 모듈(10)에 의한 영상이 대부분 겹치므로 양호한 3차원 영상을 구현할 수 있다. 하지만, 도3에서와 같이 근거리를 촬영하는 경우에는 한 쌍의 카메라 모ㄷ듈0)에 의한 영상이 일부분만 겹치므로 3차원 영상을 구현하기 곤란한 문제점이 있다.

본 발명은 양안식 3차원 카메라의 근거리 촬영 영역을 극대화할 수 있는 거리 적응 3차원 카메라를 제공할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 거리 적응 3차원 카메라는, 가이드 축; 상기 가이드축을 회전시키기 위한 구동부; 상기 가이드축에 구성되어 제1 영상을 촬영하기 위한 제1 카메라 모듈부; 및 상기 가이드축에 구성되어 제2 영상을 촬영하기 위한 제2 카메라 모듈부를 포함할 수 있고, 상기 제1, 및 제2 카메라 모듈부는 상기 가이드축의 회전 방향에 따라 서로 멀어지거나 또는 서로 가까워지도록 상기 가이드축 상을 이동할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1, 및 제2 카메라 모듈부와 피사체와의 거리를 실측하기 위한 거리측정부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1, 및 제2 카메라 모듈부와, 상기 제1, 및 제2 영상의 피사체와의 거리를 측정하기 위한 AF 알고리즘을 가지는 거리측정부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 거리측정부로부터 측정되는 상기 피사체와의 거리를 기반으로 상기 구동부를 제어함으로써 상기 제1, 및 제2 카메라 모듈부의 이동을 제어하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1, 및 제2 카메라 모듈부로부터 각각 촬영되는 상기 제1, 및 제2 영상이 서로 겹치는 영역의 비율을 기반으로 상기 제1, 및 제2 카메라 모듈부의 이동을 제어하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 거리 적응 3차원 카메라는 피사체와의 거리에 따라 카메라 모듈부 간의 거리를 조절함으로써, 원거리는 물론 근거리의 3차원 영상 촬영 범위를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 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.

도4, 및 도5는 본 발명의 일실시예에 따른 거리 적응 3차원 카메라의 투영평면도로서, 본체(100), 제1, 및 제2 카메라 모듈부(110, 111), 구동부(120), 가이드축(130), 거리측정부(140), 및 제어부(150)를 포함한다.

제1, 및 제2 카메라 모듈부(110, 111)는 가이드축(130)에 구성되고, 구동부(120)에 의해 회전되는 가이드축(130)을 따라 이동하는데 가이드축(130)의 회전 방향에 따라 제1, 및 제2 카메라 모듈부(110, 111)는 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 동시에 이동된다.

거리측정부(140)는 제1, 및 제2 카메라 모듈부(110, 111)가 촬영하고자하는 피사체와의 거리를 측정하기 위한 것이고, 제어부(150)는 거리측정부(140)로부터 측정되는 피사체와의 거리에 따라 구동부(120)를 제어함으로써 제1, 및 제2 카메라 모듈부(110, 111)를 이동시키기 위한 것이다. 이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 거리측정부(140)는 AF 알로리즘을 이용할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 제1, 및 제2 카메라 모듈부(110, 111)와 피사체와의 거리를 측정할 수 있는 어떠한 것이라도 가능하다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 구동부(120)는 스텝 모터 또는 BLDC 모터일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 가이드축(130)을 회전시킬 수 있는 어떠한 구동 수단이라도 가능하다.

제어부(150)는 거리측정부(140)로부터 측정되는 피사체와의 거리를 기반으로 구동부(120)를 제어한다.

본 발명의 일실시예에 따른 거리 적응 3차원 카메라는 도4와 같이 제1 카메라 모듈부(110)로부터 촬영되는 화상과 제2 카메라 모듈부(111)로부터 촬영되는 화 상이 겹치는 3차원 영상 영역(200)의 3차원 영상을 구현한다. 하지만, 도4와 같이 촬영하고자 하는 피사체가 제1, 및 제2 카메라 모듈부(110, 111)로부터 너무 근접거리에 있는 경우에 3차원 영상 영역(200)이 매우 협소하여지고, 초점이 맞지 않거나, 물체가 두 개로 보이는 등 3차원 영상의 구현이 불가능하다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 거리 적응 3차원 카메라는 도5와 같이 근거리 피사체를 촬영하는 경우에 제1, 및 제2 카메라 모듈부(110, 111)를 서로 근접하는 방향으로 이동시킴으로써 3차원 영상 영역(200)을 확장시킬 수 있고, 이에 따라 원거리 촬영과 같이 정상적인 3차원 영상을 구현하는 것이 가능하다.

도6은 본 발명의 일실시예에 따른 거리 적응 3차원 카메라의 3차원 영상 합성 흐름도로서, AF 알고리즘을 이용한 거리측정부(140)를 사용하는 일실시예를 나타낸다. 카메라 전원을 켜면 제1, 및 제2 카메라 모듈부(110, 111)는 서로 가장 먼 위치로 이동하고, 거리측정부(140)는 AF 알고리즘을 이용하여 영상 프레임을 분석함으로써 피사체까지의 거리를 분석한다. 피사체까지의 거리가 변화하지 않은 경우에 3차원 영상을 합성하지만, 반면에 피사체까지의 거리가 변화한 경우에, 즉 현재 제1, 및 제2 카메라 모듈부 사이의 거리가 촬영하기에 부적합한 경우에 제어부(150)는 구동부(120)를 구동시켜 제1, 및 제2 카메라 모듈부(110, 111)를 촬영에 적합한 위치로 이동시킴으로써 3차원 영상을 합성한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 거리 적응 3차원 카메라는, 거리측정부(140)가 적외선 거리 측정 방식을 사용하도록 하여 제1, 및 제2 카메라 모듈부(110, 111)와 피사체와의 거리를 실측할 수 있다. 여기서, 피사체와의 거리에 따른 제1, 및 제2 카메라 모듈부(110, 111) 사이의 거리 값은 데이터 값으로 기 저장되어있고, 제어부(150)는 실측된 피사체와의 거리와 기 저장된 데이터 값을 비교하여 제1, 및 제2 카메라 모듈부(110, 111) 사이의 거리를 제어할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 거리 적응 3차원 카메라는, 제어부(150)가 제1, 및 제2 카메라 모듈부(110, 111)로부터 각각 촬영되는 영상이 서로 겹치는 3차원 영상 영역(200)의 비율을 기반으로 상기 제1, 및 제2 카메라 모듈부(110, 111)의 이동을 제어할 수 있다. 즉, 기설정된 값에 따라, 예를 들면 3차원 영상 영역(200)의 비율이 제1, 및 제2 카메라 모듈부(110, 111)로부터 촬영되는 영상의 95% 이상인 경우에 이를 정상 촬영 영역으로 간주할 수 있다. 반면에 95% 미만인 경우에 제1, 및 제2 카메라 모듈부(110, 111)를 서로 가까워지도록 이동시킴으로써 95% 이상이 되도록 제어할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

도1은 종래의 양안식 3차원 카메라의 사시도,

도2, 및 도3은 종래의 양안식 3차원 카메라의 촬영 예시도,

도4, 및 도5는 본 발명의 일실시예에 따른 거리 적응 3차원 카메라의 투영평면도, 및

도6은 본 발명의 일실시예에 따른 거리 적응 3차원 카메라의 3차원 영상합성 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

10: 카메라 모듈부 100: 본체

110: 제1 카메라 모듈부 111: 제2 카메라 모듈부

120: 구동부 130: 가이드축

140: 거리측정부 150: 제어부

Claims (6)

1. 가이드축;

   상기 가이드축을 회전시키기 위한 구동부;

   상기 가이드축에 구성되어 제1 영상을 촬영하기 위한 제1 카메라 모듈부;

   상기 가이드축에 구성되어 제2 영상을 촬영하기 위한 제2 카메라 모듈부; 및

   상기 제1, 및 제2 카메라 모듈부로부터 각각 촬영되는 상기 제1, 및 제2 영상이 서로 겹치는 영역의 비율을 기반으로 상기 제1, 및 제2 카메라 모듈부의 이동을 제어하기 위한 제어부

   를 포함하고,

   상기 제1, 및 제2 카메라 모듈부는 상기 가이드축의 회전 방향에 따라 서로 멀어지거나 또는 서로 가까워지도록 상기 가이드축 상을 이동할 수 있는 거리 적응 3차원 카메라.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1, 및 제2 카메라 모듈부와 피사체와의 거리를 실측하기 위한 거리측정부

   를 더 포함하는 거리 적응 3차원 카메라.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1, 및 제2 카메라 모듈부와, 상기 제1, 및 제2 영상의 피사체와의 거리를 측정하기 위한 AF 알고리즘을 가지는 거리측정부

   를 더 포함하는 거리 적응 3차원 카메라.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 제어부는,

   상기 거리측정부로부터 측정되는 상기 피사체와의 거리를 기반으로 상기 구동부를 제어함으로써 상기 제1, 및 제2 카메라 모듈부의 이동을 제어하는,

   거리 적응 3차원 카메라.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는,

   상기 겹치는 영역의 비율이 95% 미만인 경우, 상기 제1 카메라 모듈부와 상기 제2 카메라 모듈부가 가까워지도록 이동시키는,

   거리 적응 3차원 카메라.

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