KR101704362B1 - 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템 및 이를 이용한 실시간 파노라마 영상 제작 방법 - Google Patents

룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템 및 이를 이용한 실시간 파노라마 영상 제작 방법 Download PDF

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Abstract

룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템 및 이를 이용한 파노라마 영상 제작 방법이 개시된다. 본 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템은 피사체에 대한 제1 영상 정보를 수집하는 제1 영상 정보 수집부; 및 상기 수집된 제1 영상 정보를 기저장된 룩업테이블을 기반으로 가공하여 제2 영상 정보를 생성하는 제2 영상 정보 생성부;를 포함한다. 이에 의해, 복수의 영상을 기반으로 파노라마 영상을 제작함에 있어, 피사체의 3차원 실세계 좌표와 화면에 의해 출력되는 피사체의 2차원 영상 좌표 사이의 편차를 보정하여 비선형 방사왜곡 및 이에 의해 발생되는 해상도 및 화질의 저화를 완화시킬 수 있다. 그리고 비선형 방사왜곡에 대한 문제를 해결하기 위한 영상 처리 과정을 거쳐 파노라마 영상을 제작하되, 제한된 리소스(resource) 상에서 실시간으로 영상 처리 과정을 수행할 수 있으며, 파노라마 영상 제작 시스템의 크기를 소형화시킬 수 있으며, 영상 촬영 수단과 영상 처리 수단을 하나의 실시간 자립형 임베디드로 구현할 수 있다.

Description

룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템 및 이를 이용한 실시간 파노라마 영상 제작 방법{System for real time making of panoramic video base on lookup table and Method for using the same}
본 발명은 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템 및 이를 이용한 파노라마 영상 제작 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기저장된 룩업테이블을 기반으로 수집된 영상 정보를 가공하여 파노라마 영상을 제작하는 파노라마 영상 제작 시스템 및 이를 이용한 파노라마 영상 제작 방법에 관한 것이다.
전자통신 기술의 비약적인 발전과 스마트 기기의 보급으로 인해 사용자들은 댁내에서도 컴퓨터 그래픽(Computer Graphic, CG) 기술을 통하여 만들어진 실제 환경과 유사한 3차원 가상환경 내에서 인체의 모든 감각(시각, 청각, 후각, 미각, 촉각)이 상호 작용하여, 가상으로 창조한 세계에 몰입되게 함으로써 참여자에게 가상공간을 3차원적으로 재현하고 인간을 이 가상공간에 몰입시킴으로써 정보의 활용을 극대화하는 VR(Virtual Reality: 가상현실)을 체험할 수 있게 되었다.
현재의 가상현실 기술은 Web 3D, 시뮬레이션, 게임, 설계, 교육, 의료, 군사 등의 다양한 분야에 응용되고 있으며, 이러한 가상현실 기술을 적용한 파노라마 영상은 카메라를 이용해 촬영된 이미지를 가지고 이어 붙여 제작한 영상으로서, 이 파노라마 영상의 제작 방법은 풍경 또는 실내를 회전하며 (360도 수평 또는 수직) 촬영된 이미지를 가공 과정을 거쳐 연결하여 붙인 뒤 구형, 또는 원통형 모양에 덮어씌우는 과정(mapping)을 거쳐, 촬영 지점(nodal point)을 중심으로 이미지를 회전(rotate), 확대/축소(zoom in/zoom out), 이동(move)하면서 볼 수 있도록 구현된다.
구체적으로 파노라마 영상은 촬영자가 선택한 시점에 고정되었던 기존의 영상과는 달리 재생 도중에 키보드나 마우스 등을 활용해 사용자가 보고 싶은 방향이나 지점을 선택하여 해당 지점의 모습을 볼 수 있도록 구현된 좌우 360도 상하 180도의 넓은 시야각을 가진 영상이다.
도 1은 파노라마 영상이 출력되는 모바일 단말에서 보고 싶은 방향이나 지점을 선택하여 해당 지점의 모습이 출력되는 모습을 도시한 도면이며, 설명의 편의를 위하여 좌우로 넓은 시야각을 가진 영상으로 표현하였으나, 파노라마 영상의 경우, 상하로도 180도의 넓은 시야각을 이용하여 보고 싶은 방향이나 지점을 선택하여 해당 지점의 모습이 출력되도록 할 수 있다.
이러한 파노라마 영상은 가상의 구체를 투영면으로 설정하는 특수한 기하 특성을 갖고 있어, 평면 영상에서 카메라와 물체 사이의 거리와 회전에 따라 왜곡현상이 발생한다는 불편함을 갖고 있다.
또한, 종래의 파노라마 영상 제작 기술은 장치의 리소스(resource) 한계 때문에 복수의 영상 촬영 장치가 영상을 촬영하여 별도로 마련된 영상 처리 장치에 촬영된 영상을 전달하면, 별도의 영상 처리 장치가 수신된 영상을 가공하여 파노라마 영상을 제작할 수 있어, 파노라마 영상의 제작이 실시간 처리되지 못한다는 문제가 발생한다.
이에, 왜곡현상(비선형 방사 왜곡)에 대한 문제를 해결하기 위한 영상 처리 과정을 거쳐 파노라마 영상을 제작하되, 실시간으로 영상 처리 과정을 수행할 수 있는 연구에 대한 모색이 필요하다.
한국등록특허 제10-0944389호 : 원샷 파노라마 VR 촬영장치
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은, 비선형 방사왜곡에 대한 문제를 해결하기 위한 영상 처리 과정을 거쳐 파노라마 영상을 제작하되, 실시간으로 영상 처리 과정을 수행하도록, 기저정된 룩업테이블을 기반으로 촬영된 영상 정보를 가공하여 파노라마 영상을 제작하는 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템 및 이를 이용한 파노라마 영상 제작 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 제한된 리소스(resource) 상에서 실시간으로 영상 처리 과정을 수행할 수 있으며, 영상 촬영 수단과 영상 처리 수단을 하나의 실시간 자립형 임베디드로 구현 가능한 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템 및 이를 이용한 파노라마 영상 제작 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템은, 피사체에 대한 제1 영상 정보를 수집하는 제1 영상 정보 수집부; 및 상기 수집된 제1 영상 정보를 기저장된 룩업테이블을 기반으로 가공하여 제2 영상 정보를 생성하는 제2 영상 정보 생성부;를 포함한다.
또한, 상기 제1 영상 정보는, 기설정된 시구간 동안 기설정된 지리적 위치를 기준으로 한 전방, 후방, 상방, 하방, 좌측방 및 우측방 영상들 중 적어도 두 개를 포함할 수 있다.
그리고 상기 제2 영상 정보 생성부는, 상기 제1 영상 정보 수집부를 통해 상기 제1 영상 정보가 수집되면, 상기 수집된 제1 영상 정보가 출력되거나, 저장되기 이전에 상기 기저장된 룩업테이블을 기반으로 가공하여 상기 제2 영상 정보를 생성할 수 있다.
또한, 상기 제2 영상 정보 생성부는, 상기 수집된 제1 영상 정보를 구성하는 각각의 픽셀들의 제1 위치 좌표가 상기 기저장된 룩업테이블에 대응되는 제2 위치 좌표로 실시간 매핑되어 상기 제2 영상 정보를 생성할 수 있다.
그리고 상기 제2 영상 정보 생성부는, 상기 수집된 제1 영상 정보가 복수인 경우, 각각의 제1 영상 정보를 구성하는 상기 각각의 픽셀들의 상기 제1 위치 좌표가 상기 기저장된 룩업테이블에 대응되는 상기 제2 위치 좌표로 실시간 매핑되어 각각의 제2 영상 정보를 생성하고, 상기 각각의 제2 영상 정보의 좌측 및 우측의 기설정된 영역이 서로 스티치(stitch) 되도록 하되, 피사체의 중복이나 피사체의 공백이 발생되지 않도록 처리할 수 있다.
또한, 상기 제2 영상 정보 생성부는, 상기 각각의 제2 영상 정보가 스티치되면, 스티치된 상기 제2 영상 정보를 규격에 맞게 인코딩하여 저장하거나 출력할 수 있다.
그리고 상기 룩업테이블은, 경도를 나타내는 θ가 0° 내지 45°이하이며, 상기 각각의 픽셀들의 원점을 기준으로 상기 제1 위치 좌표까지의 최단거리를 r이라고 하고, 상기 원점을 기준으로 상기 제2 위치 좌표까지의 최단거리를 R이라고 하면, 상기 제2 위치 좌표까지의 최단거리가,
Figure 112016112729092-pat00001
로 산출되고, 상기 θ가 45° 내지 90°이하이면, 상기 제2 위치 좌표까지의 최단거리가,
Figure 112016112729092-pat00002
로 산출되어 작성될 수 있다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 룩업테이블 기반의 파노라마 영상 제작 방법은 제1 영상 정보 수집부를 통해 피사체를 서로 다른 시점에서 촬영하여 복수의 제1 영상 정보를 수집하는 단계; 및 제2 영상 정보 생성부가 기저장된 룩업테이블을 기반으로 가공하여 제2 영상 정보를 생성하는 단계;를 포함한다.
이에 의해, 복수의 영상을 기반으로 파노라마 영상을 제작함에 있어, 피사체의 3차원 실세계 좌표와 화면에 의해 출력되는 피사체의 2차원 영상 좌표 사이의 편차를 보정하여 비선형 방사왜곡 및 이에 의해 발생되는 해상도 및 화질의 저화를 완화시킬 수 있다.
그리고 비선형 방사왜곡에 대한 문제를 해결하기 위한 영상 처리 과정을 거쳐 파노라마 영상을 제작하되, 제한된 리소스(resource) 상에서 실시간으로 영상 처리 과정을 수행할 수 있으며, 파노라마 영상 제작 시스템의 크기를 소형화시킬 수 있으며, 영상 촬영 수단과 영상 처리 수단을 하나의 실시간 자립형 임베디드로 구현할 수 있다.
도 1은 종래의 파노라마 영상을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템의 제1 영상 정보 수집부의 구성을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템의 제1 영상 정보 수집부를 이용하여 피사체에 대한 제1 영상 정보를 수집하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템의 제2 영상 정보 생성부의 구성을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템의 제2 영상 정보 생성부를 이용하여 수집된 제1 영상 정보를 가공하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템의 제2 영상 정보 생성부를 이용하여 수집된 제1 영상 정보를 가공하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템의 제2 영상 정보 생성부를 이용하여 수집된 제1 영상 정보를 가공하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템의 제2 영상 정보 생성부를 이용하여 수집된 제1 영상 정보를 가공하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템의 제2 영상 정보 생성부를 이용하여 수집된 제1 영상 정보를 가공하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템을 이용하는 파노라마 영상 제작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템을 도시한 도면이다.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 실시예에 따른 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템(이하, '파노라마 영상 제작 시스템'으로 총칭함)에 대하여 설명하기로 한다.
본 파노라마 영상 제작 시스템은 비선형 방사왜곡에 대한 문제를 해결하기 위한 영상 처리 과정을 거쳐 파노라마 영상을 제작하되, 실시간으로 영상 처리 과정을 수행하도록, 기저정된 촬영된 영상 정보를 룩업테이블을 기반으로 가공하여 파노라마 영상을 제작하기 위해 마련된다.
구체적으로 파노라마 영상 제작 시스템은 영상에 촬영된 피사체의 3차원 실세계 좌표와 화면에 의해 출력되는 피사체의 2차원 영상 좌표 사이의 편차를 보정하고, 보정된 영상을 룩업테이블을 기반으로 가공하여 파노라마 영상을 제작할 수 있으며, 이러한 과정을 실시간으로 수행할 수 있다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 파노라마 영상 제작 시스템은 제1 영상 정보 수집부(100), 제2 영상 정보 생성부(200)를 포함한다.
제1 영상 정보 수집부(100)는, 복수의 영상을 촬영하여, 피사체에 대한 제1 영상 정보를 수집하기 위해 마련된다.
구체적으로, 서로 다른 방향으로 마련된 카메라를 이용하여 좌측방, 우측방, 상방 또는 하방으로 카메라의 각도(Angle)를 조절하며, 서로 다른 방향에 마련된 각각의 피사체를 동시에 촬영하여, 피사체에 대한 제1 영상 정보를 수집할 수 있다.
제2 영상 정보 생성부(200)는, 제1 영상 정보가 수집되면, 수집된 제1 영상 정보를 가공하여 제2 영상 정보를 생성하기 위해 마련된다.
구체적으로, 제2 영상 정보 생성부(200)는, 복수의 카메라에 의해 촬영된 영상들 간의 타임 라인이 동기화되고 인접한 영상들을 스티치(stitch) 처리하여 파노라마 영상을 제작하되, 복수의 영상을 촬영하는 제1 영상 정보 수집부(100)의 특성(카메라의 특성)에 따른 편차를 보정한 상태로 영상들 간의 타임 라인이 동기화되고 인접한 영상들을 스티치(stitch) 처리하는 과정을 실시간으로 수행하여 제2 영상 정보를 생성할 수 있다.
제2 영상 정보가 생성되면, 그리고 제2 영상 정보 생성부(200)는, 제2 영상 정보를 기설정된 영상 규격에 맞게 인코딩하여 파노라마 영상을 제작할 수 있으며, 제작된 파노라마 영상을 저장하거나, 유, 무선 네크워크를 통해 모바일 단말, 테블릿 PC 또는 디스플레이 장치와 같은 외부 장치로 전달하도록 할 수 있다.
또한, 제2 영상 정보 생성부(200)는 복수의 제1 영상 정보들이 서로 다른 채널에서 촬영되어 수집된 이후, 룩업테이블을 기반으로 가공되어 제2 영상 정보들이 생성되도록 할 수 있다.
한편, 본 파노라마 영상 제작 시스템은 전술한 제1 영상 정보 수집부(100) 및 제2 영상 정보 생성부(200)를 제외하고, 전술한 제1 영상 정보 수집부(100)를 지지하기 위해 마련되는 트라이포드부(300)를 더 포함할 수 있다.
이때, 트라이포드부(300)는 카메라를 지지하는 삼각대 형태의 지지대인 트라이포드(tripod)가 구비되며, 제1 영상 정보 수집부(100)와 제2 영상 정보 생성부(200)가 하나의 임베디드로 구현된 경우, 제1 영상 정보 수집부(100)뿐 아니라 제2 영상 정보 생성부(200)까지 지지하는 형태로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파노라마 영상 제작 시스템의 제1 영상 정보 수집부의 구성을 설명하기 위해 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파노라마 영상 제작 시스템의 제1 영상 정보 수집부를 이용하여 피사체에 대한 제1 영상 정보를 수집하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 도 3 내지 도 4를 참조하여 본 실시예에 따른 파노라마 영상 제작 시스템의 제1 영상 정보 수집부에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 제1 영상 정보 수집부(100)는 서로 다른 방향으로 마련된 카메라를 이용하여 좌측방, 우측방, 상방 또는 하방으로 카메라의 각도(Angle)를 조절하며, 서로 다른 방향에 마련된 각각의 피사체를 동시에 촬영하기 위해, 어안 렌즈(110), 센서(120), 제어부(130) 및 렌즈 각도 조절 구동부(140)를 포함한다.
어안 렌즈(110)는 fish-eye lens라고도 불리며, 피사체를 촬영하기 위해 마련된다.
여기서, 어안 렌즈(110)는 시각(angle of view)이 180도를 넘어 하늘의 구름의 양의 측정과 같이 특수한 효과가 필요한 사진촬영에서 사용되는 카메라 렌즈이며, 구체적으로 어안 렌즈(110)는 서로 다른 방향을 향하도록 복수로 마련되되, 각각의 렌즈의 각도(Angle)가 좌측방, 우측방, 상방 또는 하방으로 조절되도록 마련될 수 있다.
첨언하면, 본 실시예에 따른 제1 영상 정보 수집부(100)는 기존의 100도 이내의 시각을 갖는 일반 렌즈가 아닌 어안 렌즈(110)를 카메라 렌즈로 이용함으로써, 좌우 360도의 파노라마 영상을 제작하기 위해 필요한 카메라의 수를 절감시킬 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 100도 이내의 시각을 갖는 일반 렌즈 4개를 이용하여 동서남북을 촬영하는 기존의 방식과 다르게 180도를 넘는 시각을 갖는 어안 렌즈(110) 2개를 이용하여 동서남북을 촬영함으로써, 사용자가 위치한 지점을 기반으로 전방, 후방, 좌측방, 우측방, 상방 및 하방 중 어느 곳을 주시하여도 해당 가상현실의 모습이 그대로 디스플레이되도록 구현되는 좌우 360도의 파노라마 영상을 제작하기 위한 카메라의 수를 절감시킬 수 있다.
센서(120)는 어안 렌즈(110)를 통해 입사되는 빛을 감지하기 위해 마련된다. 구체적으로 카메라용 광학 센서로 구현될 수 있다.
또한, 각각의 어안 렌즈(110)와 각각의 센서(120)는 개별적으로 매칭되어 고유한 채널을 이루며, 각각의 채널에 따라 서로 다른 피사체를 동시에 촬영할 수 있으며, 이때, 각각의 센서(120)는 도 4의 a와 같이 매칭된 어안 렌즈(110)로부터 입사되는 빛을 감지하여, 도 4의 b와 같이 피사체를 촬영하여 제1 영상 정보를 수집할 수 있다.
여기서, 각각의 어안 렌즈(110)는 구 형태로 형성되어 촬영된 피사체의 영상이 도 4의 b와 같이 왜곡 특성을 갖게 된다.
한편, 제어부(130)는 제1 영상 정보 수집부(100) 전반을 제어하기 위해 마련된다. 구체적으로 제어부(130)는, 각각의 어안 렌즈(110)의 각도를 조절하거나, 센서(120)를 통해 수집된 영상정보를 기반으로 영상이 촬영되도록 할 수 있다.
구체적으로 제어부(130)는, 각각의 어안 렌즈(110)가 피사체를 촬영하여 수집된 영상정보를 기반으로 기설정된 사이즈의 해상도 및 YUV 방식(Format)의 영상이 촬영되도록 할 수 있다.
YUV 방식은 휘도 신호(Y)와 색차 신호(U,V)로 색을 표현하는 방식으로 본 실시예에 따른 제어부(130)는 YUV420P 방식의 영상 정보를 수집할 수 있다.
렌즈 각도 조절 구동부(140)는 어안 렌즈(110)의 각도를 조절하기 위해 마련된다. 구체적으로 렌즈 각도 조절 구동부(140)는 제어부(130)로부터 어안 렌즈(110)의 각도가 조절되도록 하는 제어 신호가 전달되면, 수신된 제어 신호를 기반으로 어안 렌즈(110)의 각도가 조절되도록 구동될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파노라마 영상 제작 시스템의 제2 영상 정보 생성부의 구성을 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 6 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 파노라마 영상 제작 시스템의 제2 영상 정보 생성부를 이용하여 수집된 제1 영상 정보를 가공하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 실시예에 따른 파노라마 영상 제작 시스템의 제2 영상 정보 생성부(200)의 구성 및 이를 이용하여 파노라마 영상을 제작하는 과정을 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 제2 영상 정보 생성부(200)는, 복수의 영상을 촬영하는 제1 영상 정보 수집부(100)의 특성(카메라의 특성)에 따른 편차를 보정한 상태로 영상들 간의 타임 라인이 동기화되고 인접한 영상들을 스티치(stitch) 처리하여 파노라마 영상을 제작하되, 복수의 영상을 촬영하는 제1 영상 정보 수집부(100)의 특성(카메라의 특성)에 따른 편차를 보정한 상태로 영상들 간의 타임 라인이 동기화되고 인접한 영상들을 스티치(stitch) 처리하는 과정을 실시간으로 수행하기 위해, 저장부(210), 실시간 매핑부(220), 스티치부(230) 및 인코딩부(240)를 포함한다.
저장부(210)는 본 파노라마 영상 제작 시스템을 구동하는데 필요한 정보들을 저장하기 위해 마련된다.
구체적으로 저장부(210)는 제1 영상 정보 수집부(100)의 특성에 따라 작성된 룩업테이블 및 제2 영상 정보를 저장할 수 있다.
여기서, 룩업테이블(lookup table)은 영상처리 기법에서 주로 사용되는 알고리즘으로서, 주어진 연산에 대해 미리 계산된 결과들의 배열을 의미한다.
일반적으로 룩업테이블에 배열된 룩업테이블 값들은 주어진 연산에 대한 결과를 계산하는 시간보다 더 빠르게 값을 취득해 갈 수 있도록 사용되는 레퍼런스로 이용되어, 주로 실시간 데이터 취득, 실시간 프로세싱 시스템(embedded system)에서 적용될 수 있지만, 시간 내 연산 결과 획득에 대한 요구사항이 매우 높기 때문에, 배열의 최초 초기화할 때에는 연산량이 매우 많다는 문제가 있어, 초기화에서 딜레이가 일어날 수 있다.
이에, 본 실시예에 따른 제2 영상 정보 생성부(200)는, 어안 렌즈(110)의 실제 곡률 특성에 따른 보정 값이 산출되면, 산출된 보정 값에 따라 각도별 룩업테이블 값을 작성하여 저장부(210)에 저장할 수 있다.
첨언하면, 어안 렌즈(110)의 표면에서 광축(optical axis)로 투사되는 곡률이 어안 투사 유형에 따라 등거리 어안(equidistant fisheye) 유형, 입체 화법(stereographic) 유형, 정사영(orthographic) 유형 및 이퀄 솔리드(equisolid) 유형으로 구분될 수 있으며, 각각의 어안 투사 유형에 따라 실제 곡률 특성에 따른 보정 값이 실험적 데이터 및 수학적 원리에 근거한 수식을 통해 개별적으로 산출되며, 산출된 보정 값에 따라 각도별 룩업테이블 값이 작성될 수 있다.
실시간 매핑부(220)는 어안 렌즈(110)의 실제 곡률 특성에 따라 보정 값이 산출되면, 산출된 보정 값에 따라 작성된 각도별 룩업테이블 값을 기반으로 수집된 제1 영상 정보를 구성하는 각각의 픽셀들의 제1 위치 좌표가 기저장된 룩업테이블에 대응되는 제2 위치 좌표로 실시간 매핑되도록 하기 위해 마련된다.
구체적으로 실시간 매핑부(220)는 도 6에 도시된 제1 영상 정보를 구성하는 복수의 픽셀들 중 어느 하나의 픽셀의 제1 위치 좌표(X, Y)를 기저장된 룩업테이블에 대응되는 제2 위치 좌표(X‘, Y’)로 실시간 매핑시켜, 2차원 영상 좌표 사이의 편차가 보정하여 제2 영상 정보가 생성되도록 할 수 있다.
구체적으로, 실시간 매핑부(220)는 본 실시예에 따른 제1 영상 정보에 포함된 어느 하나의 픽셀의 제1 위치 좌표(X, Y)를 제2 위치 좌표(X‘, Y’)로 매핑시키기 위한 보정 값은 아래와 같이 산출할 수 있다.
우선, 원점을 기준으로 제1 위치 좌표(X, Y)까지의 최단거리를 나타내는 r과 경도를 나타내는 θ는 다음과 같은 수식으로 산출될 수 있다.
Figure 112016112729092-pat00003
Figure 112016112729092-pat00004
Figure 112016112729092-pat00005
또한, 원점을 기준으로 제2 위치 좌표(X’, Y’)까지의 최단거리를 나타내는 R은 θ가 45°인 경우, r : R의 비율은 1 :
Figure 112016112729092-pat00006
로 비율의 최대값을 갖는다.
그리고 도 7a에 도시된 바와 같이 θ가 0° 내지 45°이하(
Figure 112016112729092-pat00007
)인 경우, R은 다음과 같은 수식으로 산출될 수 있다.
Figure 112016112729092-pat00008
Figure 112016112729092-pat00009
Figure 112016112729092-pat00010
또한, 도 8에 도시된 바와 같이 임의의 픽셀의 제1 위치 좌표에 대하여 직교좌표 관점에서 중간에 공백이 발생하는 픽셀들에 대해서는 인접 픽셀들에 대한 평균값(보간)을 산출할 수 있다.
구체적으로 인접 픽셀들에 대한 평균값(보간)을 산출하기 위해 r을 임의로 분할한 최소단위를 나타내는 값이 i인 경우, 임의의 픽셀의 제1 위치 좌표까지의 최단거리가 r-i로 정의할 수 있으며, 제1 위치 좌표가 제2 위치 좌표로 매핑되기 위해 이동되는 거리는 임의의 픽셀의 제1 위치 좌표까지의 최단거리가 r이 경우에 최대가 되고, 소정의 비(
Figure 112016112729092-pat00011
)에 따라 점진적으로 감소될 수 있어, 제1 위치 좌표가 제2 위치 좌표로 매핑되기 위한 R은 이때 다음과 같은 수식으로 산출될 수 있다.
Figure 112016112729092-pat00012
구체적으로
Figure 112016112729092-pat00013
가 0인 경우, R은
Figure 112016112729092-pat00014
로 산출될 수 있으며,
Figure 112016112729092-pat00015
가 1인 경우, R은
Figure 112016112729092-pat00016
로 산출될 수 있으며,
Figure 112016112729092-pat00017
가 2인 경우,
Figure 112016112729092-pat00018
로 산출될 수 있다.
또한, 도 7b에 도시된 바와 같이 임의의 픽셀의 제1 위치 좌표까지의 최단거리가 r이고, θ가 45° 내지 90°이하(
Figure 112016112729092-pat00019
)인 경우, R은 다음과 같은 수식으로 산출될 수 있다.
Figure 112016112729092-pat00020
Figure 112016112729092-pat00021
Figure 112016112729092-pat00022
임의의 픽셀의 제1 위치 좌표까지의 최단거리가 r-i 인 경우, R은 다음과 같은 수식으로 산출될 수 있다.
Figure 112016112729092-pat00023
한편, 스티치부(230)는 생성된 제2 영상 정보들을 서로 스티치 처리하여 파노라마 영상을 제작하기 위해 마련된다.
스티치부(230)는 파노라마 동영상이 복수의 카메라에 의해 촬영된 동영상들 간의 타임 라인이 동기화되고 인접한 동영상들을 스티치 처리한 상태로 되도록 할 수 있다.
예를 들어, 스티치부(230)는 A 카메라를 통해 a 장면을 촬영한 시점과 B 카메라를 통해 b 장면을 촬영한 시점을 일치시키는 타임 라인 동기화 작업을 수행하고, 타임 라인이 동기화된 상태에서 a 장면의 우측 에지 부분의 피사체(자동차 앞부분)와 b 장면의 좌측 에지 부분(자동차 뒷부분)의 피사체를 결합함으로써 a 장면과 b 장면이 자연스러운 하나의 장면이 되어 피사체의 온전한 부분(자동차 전체)이 디스플레이되도록 하는 것을 의미한다.
이러한 동영상의 스티치 처리에는 각 카메라의 화각 내에 들어온 피사체들이 중복으로 출현되거나 피사체들 간의 공백이 발생되지 않도록 하는 것이 중요하다.
구체적으로 스티치부(230)는 도 9a에 도시된 바와 같이 피사체가 촬영되어 수집된 이후, 수집된 복수의 제1 동영상 정보들 중 기설정된 영역(α-1, α-3, β-1, β-3)이 룩업테이블을 기반으로 개별적으로 가공되어 도 9b에 도시된 바와 같이 각각의 제2 동영상 정보들(α-2, α-4, β-2, β-4)이 생성되면, 도 10에 도시된 바와 같이 생성된 각각의 제2 동영상 정보들의 좌측 및 우측의 기설정된 영역(α, β)이 서로 스티치(stitch) 되도록 할 수 있다.
인코딩부(240)는 제작된 파노라마 영상 기설정된 방식(Format)으로 인코딩하기 위해 마련된다.
구체적으로 인코딩부(240)는 H.264 코덱을 이용하여 스티치된 제2 영상 정보를 파노라마 영상 규격에 맞게 인코딩할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 파노라마 영상 제작 시스템을 이용하는 파노라마 영상 제작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 도 11을 참조하여 본 실시예에 따른 파노라마 영상 제작 시스템을 이용하는 파노라마 영상 제작 방법을 설명하기로 한다.
우선, 제1 영상 정보 수집부(100)를 통해 복수의 영상이 촬영되어 피사체에 대한 제1 영상 정보가 수집될 수 있다(S910). 구체적으로 예를 들면, 각각의 어안 렌즈(110)에 의해 서로 다른 방향의 피사체가 동시에 촬영되어 피사체에 대한 제1 영상 정보가 수집될 수 있다.
복수의 영상이 촬영되어 제1 영상 정보가 수집되면, 제2 영상 정보 생성부(200)가 각각의 제1 영상 정보를 구성하는 각각의 픽셀들의 제1 위치 좌표가 기저장된 룩업테이블에 대응되는 제2 위치 좌표로 실시간 매핑되도록 할 수 있다(S920).
여기서 룩업테이블은 각각의 어안 렌즈(110)의 특성에 따라 산출된 편차의 보정 값을 기반으로 작성된다.
제1 영상 정보를 구성하는 각각의 픽셀들이 제2 위치 좌표로 매핑되면, 제2 영상 생성부(200)가 매핑된 제2 위치 좌표에 각각의 픽셀들이 배치되어 각각의 제2 영상 정보를 생성하고(S930), 생성된 제2 영상 정보들을 각각의 제2 영상 정보의 좌측 및 우측의 기설정된 영역이 서로 스티치되도록 할 수 있다(S940).
각각의 제2 영상 정보들이 서로 스티치되어 하나의 파노라마 영상이 생성되면, 제2 영상 생성부(200)는 스티치된 파노라마 영상을 기설정된 영상 규격에 맞게 크기를 조절하여 인코딩할 수 있다(S950).
이에 의해, 비선형 방사왜곡에 대한 문제를 해결하기 위한 영상 처리 과정을 거쳐 파노라마 영상을 제작하되, 실시간으로 영상 처리 과정을 수행할 수 있으며, 파노라마 영상 제작 시스템의 크기를 소형화시킬 수 있어, 영상 촬영 수단과 영상 처리 수단을 하나의 자립형 임베디드로 구현할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상을 효과적으로 설명하기 위한 특정의 실시예를 위주로 도시하고 설명한 것에 불과하다. 따라서, 본 발명은 상기한 실시예에만 한정되지는 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 제1 영상 정보 수집부 110 : 어안 렌즈
120 : 센서 130 : 제어부
140 : 렌즈 각도 조절 구동부 200 : 제2 영상 정보 생성부
210 : 저장부 220 : 실시간 매핑부
230 : 스티치부 240 : 인코딩부
300 : 트라이포드부

Claims (8)

  1. 피사체에 대한 제1 영상 정보를 수집하는 제1 영상 정보 수집부; 및
    상기 수집된 제1 영상 정보를 기저장된 룩업테이블을 기반으로 가공하여 제2 영상 정보를 생성하는 제2 영상 정보 생성부;를 포함하고,
    상기 제1 영상 정보는,
    기설정된 시구간 동안 기설정된 지리적 위치를 기준으로 한 전방, 후방, 상방, 하방, 좌측방 및 우측방 영상들 중 적어도 두 개를 포함하고,
    상기 제2 영상 정보 생성부는,
    상기 제1 영상 정보 수집부를 통해 상기 제1 영상 정보가 수집되면, 상기 수집된 제1 영상 정보가 출력되거나, 저장되기 이전에 상기 기저장된 룩업테이블을 기반으로 가공하여 상기 제2 영상 정보를 생성하고,
    상기 제2 영상 정보 생성부는,
    상기 수집된 제1 영상 정보를 구성하는 각각의 픽셀들의 제1 위치 좌표가 상기 기저장된 룩업테이블에 대응되는 제2 위치 좌표로 실시간 매핑되어 상기 제2 영상 정보를 생성하고,
    상기 룩업테이블은,
    경도를 나타내는 θ가 0° 내지 45°이하이며, 상기 각각의 픽셀들의 원점을 기준으로 상기 제1 위치 좌표까지의 최단거리를 r이라고 하고, 상기 원점을 기준으로 상기 제2 위치 좌표까지의 최단거리를 R이라고 하면, 상기 제2 위치 좌표까지의 최단거리가,
    Figure 112016129627862-pat00037
    로 산출되고,
    상기 θ가 45° 내지 90°이하이면, 상기 제2 위치 좌표까지의 최단거리가,
    Figure 112016129627862-pat00038
    로 산출되어 작성되는 것을 특징으로 하는 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 영상 정보 생성부는,
    상기 수집된 제1 영상 정보가 복수인 경우, 각각의 제1 영상 정보를 구성하는 상기 각각의 픽셀들의 상기 제1 위치 좌표가 상기 기저장된 룩업테이블에 대응되는 상기 제2 위치 좌표로 실시간 매핑되어 각각의 제2 영상 정보를 생성하고, 상기 각각의 제2 영상 정보의 좌측 및 우측의 기설정된 영역이 서로 스티치(stitch) 되도록 하되, 피사체의 중복이나 피사체의 공백이 발생되지 않도록 처리하는 것을 특징으로 하는 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 영상 정보 생성부는,
    상기 각각의 제2 영상 정보가 스티치되면, 스티치된 상기 제2 영상 정보를 규격에 맞게 인코딩하여 저장하거나 출력하는 것을 특징으로 하는 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 시스템.
  7. 삭제
  8. 제1 영상 정보 수집부를 통해 피사체를 서로 다른 시점에서 촬영하여 복수의 제1 영상 정보를 수집하는 단계; 및
    제2 영상 정보 생성부가 기저장된 룩업테이블을 기반으로 가공하여 제2 영상 정보를 생성하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 영상 정보를 수집하는 단계는,
    상기 제1 영상 정보 수집부가 상기 제1 영상 정보에 기설정된 시구간 동안 기설정된 지리적 위치를 기준으로 한 전방, 후방, 상방, 하방, 좌측방 및 우측방 영상들 중 적어도 두 개가 포함되도록 하고,
    상기 제2 영상 정보를 생성하는 단계는,
    상기 제2 영상 정보 생성부가 상기 제1 영상 정보 수집부를 통해 상기 제1 영상 정보가 수집되면, 상기 수집된 제1 영상 정보가 출력되거나, 저장되기 이전에 상기 기저장된 룩업테이블을 기반으로 가공하여 상기 제2 영상 정보를 생성하고,
    상기 제2 영상 정보를 생성하는 단계는,
    상기 제2 영상 정보 생성부가 상기 수집된 제1 영상 정보를 구성하는 각각의 픽셀들의 제1 위치 좌표가 상기 기저장된 룩업테이블에 대응되는 제2 위치 좌표로 실시간 매핑되어 상기 제2 영상 정보를 생성하고,
    상기 제2 영상 정보를 생성하는 단계는,
    상기 제2 영상 정보 생성부가 상기 룩업테이블이 경도를 나타내는 θ가 0° 내지 45°이하이며, 상기 각각의 픽셀들의 원점을 기준으로 상기 제1 위치 좌표까지의 최단거리를 r이라고 하고, 상기 원점을 기준으로 상기 제2 위치 좌표까지의 최단거리를 R이라고 하면, 상기 제2 위치 좌표까지의 최단거리가,
    Figure 112016129627862-pat00039
    로 산출되도록 하고,
    상기 θ가 45° 내지 90°이하이면, 상기 제2 위치 좌표까지의 최단거리가,
    Figure 112016129627862-pat00040
    로 산출되어 작성되도록 하는 것을 특징으로 하는 실시간 룩업테이블 기반의 실시간 파노라마 영상 제작 방법.
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