KR101803139B1 - 3d 홀로그램 왜곡 보정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 광축 방향으로 병진하면서 홀로그램의 단면을 슬라이싱하여 2D 홀로그램 단면을 생성하는 단계; 카메라의 포커싱 기능을 이용하여 상기 생성한 2D 홀로그램 단면의 영상열 중 홀로그램 단면 영상을 선명하게 획득하는 단계; 및 디스플레이 광학계에 의해 발생되는 상기 획득한 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 분석하는 단계를 포함하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치가 수행하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법이 제공된다. 본 발명에 따르면, 디스플레이 구조에 의존하지 않고 3D 홀로그램 왜곡을 보정할 수 있다.

Description

3D 홀로그램 왜곡 보정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CORRECTING DISTORTION OF 3D HOLOGRAM}
본 발명은, 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근에 관심이 고조가 되고 있는 홀로그램 디스플레이 기술은 최적의 3D 디스플레이를 위한 궁극의 기술로 인식되고 있는 기술이다.
또한, 현재 활발히 개발이 되어 상용화까지 진행되어 있는 오토스테레오스코픽(autostereoscopic) 및 스테레오스코픽(stereoscopic), 다시점 영상 기반 3D 디스플레이 기술은 수렴 조절 불일치(vergence-accommodation)로 인하여, 사용자의 시각적 감지(human visual sensing) 시 시각 피로를 일으키는 근본적인 문제점을 지니고 있다.
일반적으로 왜곡을 보정할 수 있는 방법으로, 기존 광학 분야(optics community)에서 주로 사용되는 기하광학(geometric optics) 기반 또는 파동광학(wave optics)에 기반한 보정 방법이 있다.
그러나 이러한 광학(optics) 자체의 파라미터 정보에 기반한 방식은 근본적으로 실제로 구현된 디스플레이 시스템에서 광학계를 완벽하게 생성(description)할 수가 없으므로, 이러한 방식에 기반한 홀로그램 왜곡 보정은 그 성능에 한계가 존재한다.
따라서, 향후에는 이를 완벽히 해결할 할 수 있는 홀로그램 디스플레이 기술이 현재의 3D 디스플레이 기술을 대체할 것으로 강력히 예상되고 있다.
이에, 홀로그램 디스플레이시 디스플레이 광학계에 의해 발생할 수 있는 홀로그램의 3차원 공간상에서의 왜곡을 보정할 수 있는 기술을 제안하고자 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 2D 단면 영상열 획득을 통해서 홀로그램 왜곡을 보정하는 것을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 디스플레이 구조에 의존하지 않고 홀로그램 왜곡을 보정하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
일실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치가 수행하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법에 있어서, 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법은, 광축 방향으로 병진하면서 홀로그램의 단면을 슬라이싱하여 2D 홀로그램 단면을 생성하는 단계; 카메라의 포커싱 기능을 이용하여 상기 생성한 2D 홀로그램 단면의 영상열 중 홀로그램 단면 영상을 선명하게 획득하는 단계; 및 디스플레이 광학계에 의해 발생되는 상기 획득한 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 분석하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치가 수행하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법에 있어서, 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법은, 상기 분석한 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 보정하여 CGH(Computer Generated Hologram)를 생성하는 단계; 및 상기 생성한 CGH를 삼차원 홀로그램으로서 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치가 수행하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법에 있어서, 상기 2D 홀로그램 단면을 생성하는 단계는, 디자인된 2D 패턴을 상기 광축 방향으로 병진하면서 상기 2D 패턴의 홀로그램 단면을 생성하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치가 수행하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법에 있어서, 상기 홀로그램 단면 영상을 획득하는 단계는, 상기 카메라의 심도가 극도로 얕은 렌즈를 이용하여 삼차원 공간의 특정 깊이에 위치한 홀로그램 단면 영상을 선명하게 획득하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치가 수행하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법에 있어서, 상기 왜곡을 분석하는 단계는, 상기 홀로그램 단면 영상의 왜곡의 광학 왜곡 모델을 모델링하여 왜곡을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치가 수행하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법에 있어서, 상기 홀로그램 단면 영상의 왜곡 중 상기 디스플레이 광학계에 의해 발생되는 왜곡과 상기 카메라의 광학계에 의해 발생되는 왜곡을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치가 수행하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법에 있어서, 상기 CGH를 생성하는 단계는, 상기 홀로그램 단면 영상의 왜곡의 광학 왜곡 모델의 역모델을 이용하여 역모델링하고 상기 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 보정하여 CGH를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치가 수행하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법에 있어서, 상기 역모델을 이용하여 상기 홀로그램 단면 상에 존재하는 삼차원 물체의 왜곡을 선왜곡보정하여 CGH를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치가 수행하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법에 있어서, 상기 CGH를 생성하는 단계는, 보간법을 이용하여 상기 홀로그램 단면 상에 존재하는 삼차원 물체의 왜곡을 보정하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치가 수행하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법에 있어서, 상기 획득하는 홀로그램 단면 영상의 수를 설정하고, 상기 설정한 홀로그램 단면 영상의 수를 이용하여 간격을 결정하고, 상기 홀로그램의 단면 중 상기 획득하는 홀로그램 단면 영상을 제외한 나머지 홀로그램의 단면을 상기 보간법으로써 왜곡을 보정하는 것을 포함할 수 있다.
일실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치에 있어서, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 광축 방향으로 병진하면서 홀로그램의 단면을 슬라이싱하여 2D 홀로그램 단면을 생성하는 2D 홀로그램 단면 생성부; 상기 생성한 2D 홀로그램 단면의 영상열 중 홀로그램 단면 영상을 카메라의 포커싱 기능을 이용하여 선명하게 획득하는 홀로그램 단면 영상 획득부; 및 디스플레이 광학계에 의해 발생되는 상기 획득한 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 분석하는 왜곡 분석부를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치에 있어서, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 상기 분석한 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 보정하여 CGH(Computer Generated Hologram)를 생성하는 CGH 생성부; 및 상기 생성한 CGH를 삼차원 홀로그램으로서 디스플레이하는 왜곡 보정 3D 홀로그램 재현부를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치에 있어서, 상기 2D 홀로그램 단면 생성부는, 디자인된 2D 패턴을 상기 광축 방향으로 병진하면서 상기 2D 패턴의 홀로그램 단면을 생성하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치에 있어서, 상기 홀로그램 단면 영상 획득부는, 상기 카메라의 심도가 극도로 얕은 렌즈를 이용하여 삼차원 공간의 특정 깊이에 위치한 홀로그램 단면 영상을 선명하게 획득하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치에 있어서, 상기 왜곡 분석부는, 상기 홀로그램 단면 영상의 왜곡의 광학 왜곡 모델을 모델링하여 왜곡을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치에 있어서, 상기 왜곡 분석부는, 상기 홀로그램 단면 영상의 왜곡 중 상기 디스플레이 광학계에 의해 발생되는 왜곡과 상기 카메라의 광학계에 의해 발생되는 왜곡을 분석하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치에 있어서, 상기 CGH 생성부는, 상기 홀로그램 단면 영상의 왜곡의 광학 왜곡 모델의 역모델을 이용하여 역모델링하고 상기 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 보정하여 CGH를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치에 있어서, 상기 CGH 생성부는, 상기 역모델을 이용하여 상기 홀로그램 단면 상에 존재하는 삼차원 물체의 왜곡을 선왜곡보정하여 CGH를 생성하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치에 있어서, 상기 CGH 생성부는, 보간법을 이용하여 상기 홀로그램 단면 상에 존재하는 삼차원 물체의 왜곡을 보정하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치에 있어서, 상기 CGH 생성부는, 상기 획득하는 홀로그램 단면 영상의 수를 설정하고, 상기 설정한 홀로그램 단면 영상의 수를 이용하여 간격을 결정하고, 상기 홀로그램의 단면 중 상기 획득하는 홀로그램 단면 영상을 제외한 나머지 홀로그램의 단면을 상기 보간법으로써 왜곡을 보정하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명은, 2D 단면 영상열 획득을 통해서 홀로그램 왜곡을 보정할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은, 디스플레이 구조에 의존하지 않고 홀로그램 왜곡을 보정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일실시예에 따른 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법으로서, 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 일실시예에 따른 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법으로서, 2D 단면 영상을 획득하는 것을 나타내는 것이다.
도 3은 일실시예에 따른 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법으로서, 2D 단면 영상의 왜곡 보정 방식을 나타내는 것이다.
도 4는 일실시예에 따른 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법을 나타내는 것이다.
도 5는 일실시예에 따른 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법으로서, 홀로그램 왜곡 측정 방식을 나타내는 것이다.
도 6은 일실시예에 따른 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치를 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일실시예에 따른 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법으로서, 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법을 나타내는 흐름도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치가 수행하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법은 하기와 같은 단계로 구성될 수 있다.
단계(S101)에서, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 광축 방향으로 병진하면서 홀로그램의 단면을 슬라이싱하여 2D 홀로그램 단면을 생성할 수 있다. 이때, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 디자인된 2D 패턴을 광축 방향으로 병진하면서 2D 패턴의 홀로그램 단면을 생성할 수 있다.
단계(S102)에서, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 카메라의 포커싱 기능을 이용하여 생성한 2D 홀로그램 단면의 영상열 중 홀로그램 단면 영상을 선명하게 획득할 수 있다.
구체적으로, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 카메라의 심도가 극도로 얕은 렌즈를 이용하여 삼차원 공간의 특정 깊이에 위치한 홀로그램 단면 영상을 선명하게 획득할 수 있다.
단계(S103)에서, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 디스플레이 광학계에 의해 발생되는 획득한 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 분석할 수 있다. 구체적으로, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 홀로그램 단면 영상의 왜곡의 광학 왜곡 모델을 모델링하여 왜곡을 분석할 수 있다.
또한, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 홀로그램 단면 영상의 왜곡 중 디스플레이 광학계에 의해 발생되는 왜곡과 카메라의 광학계에 의해 발생되는 왜곡을 분석할 수 있다.
단계(S104)에서, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 분석한 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 보정하여 CGH(Computer Generated Hologram)를 생성할 수 있다.
구체적으로, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 홀로그램 단면 영상의 왜곡의 광학 왜곡 모델의 역모델을 이용하여 역모델링하고 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 보정하여 CGH를 생성할 수 있다. 또한, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 역모델을 이용하여 홀로그램 단면 상에 존재하는 삼차원 물체의 왜곡을 선왜곡보정하여 CGH를 생성할 수 있다.
이때, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 보간법을 이용하여 홀로그램 단면 상에 존재하는 삼차원 물체의 왜곡을 보정할 수 있다. 물론, 경우에 따라서, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 획득하는 홀로그램 단면 영상의 수를 설정하고, 설정한 홀로그램 단면 영상의 수를 이용하여 간격을 결정할 수 있다.
또한, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 홀로그램의 단면 중 획득하는 홀로그램 단면 영상을 제외한 나머지 홀로그램의 단면을 보간법으로써 왜곡을 보정할 수 있다.
단계(S105)에서, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 생성한 CGH를 삼차원 홀로그램으로서 디스플레이할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법으로서, 2D 단면 영상을 획득하는 것을 나타내는 것이다.
도 2를 참조하면, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치가, 카메라 초점 조절을 이용하여 삼차원 공간상에서 재현된 홀로그램의 2D 단면 영상(Slicing images) 획득하는 것을 알 수 있다.
일실시예에 따르면, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 3차원 공간상에서 디스플레이 되는 홀로그램(220)을 디스플레이의 광축 방향으로 슬라이싱(slicing)하여 생성되는 2D 단면 홀로그램 영상을 카메라(210)를 이용하여 획득할 수 있다.
이때, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 2D 슬라이싱(slicing) 영상열(230)의 왜곡을 각 영상별로 분석할 수 있다. 또한, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 이 분석한 결과를 CGH(Computer Generated Hologram) 기법을 이용하여 왜곡이 제거된 3차원 홀로그램 디스플레이를 할 수 있다.
일실시예에 따르면, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 홀로그램 디스플레이에 의해서 삼차원 공간상에 재현되는 3D 홀로그램(220)의 단면 영상(230)을 획득할 수 있다. 이때, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 단면 영상(230)을 블러(blur) 현상 없이 최대한 선명(sharp)하게 얻기 위하여 카메라(210)의 초점 조정을 이용하여 초점 평면 영상을 획득할 수도 있다.
또한, 일실시예에 따르면, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 특별히 디자인(design)된 2D 패턴을 광축 방향으로 병진(translation)시키면서 2D 패턴의 홀로그램 단면 영상을 획득할 수 있다. 이때, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 카메라의 초점 조절을 통하여 좀 더 선명한 홀로그램 패턴 영상을 얻을 수 있다.
또한, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 카메라 초점 조절을 이용하여 DOF(Depth of Field) 및 심도가 극도로 얕은 렌즈를 사용하여 삼차원 공간상의 특정한 깊이에 위치한 물체의 영상을 최대한 선명하게 획득할 수 있다. 이때, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 2D 패턴을 광축 방향으로 병진시키고, 카메라 초점을 미세하게 조정할 수 있다. 물론, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, zero 심도가 아닌 어느 정도의 깊이 방향으로의 심도(깊이 범위)인 DOF의 삼차원 홀로그램의 원하는 단면 영상을 얻을 수도 있다.
도 3은 일실시예에 따른 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법으로서, 2D 단면 영상의 왜곡 보정 방식을 나타내는 것이다.
도 3을 참조하면, 홀로그램 2D 단면 영상 왜곡 측정을 이용하여 홀로그램의 왜곡을 보정하는 것을 알 수 있다.
일실시예에 따라서, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 삼차원 공간상에 재현되는 홀로그램(330)이 디스플레이 시스템 광학계에 의해 왜곡이 발생하게 되는 경우에, 발생한 왜곡을 보정할 수 있다. 이때, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 카메라(350)를 이용하여 왜곡을 보정할 수 있다.
구체적으로, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 광축 방향으로 병진하면서 홀로그램 단면을 슬라이싱하여 생성되는 2D 홀로그램 단면 영상열(slicing images)을 카메라(350)의 포커싱(focusing) 기능을 이용하여 선명하게 획득할 수 있다. 이때, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 획득한 홀로그램 단면 영상(hologram 2D slicing image)의 디스플레이 광학계(320)에 의해 발생하는 왜곡을 영상 처리 기법을 이용하여 분석할 수 있다.
또한, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 분석한 결과를 CGH 생성 기법과 결합하여 최종적으로 왜곡이 제거된 삼차원 홀로그램 디스플레이할 수도 있다.
도 4는 일실시예에 따른 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법을 나타내는 것이다.
일실시예에 따라서, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, SLM(Spatial Light Modulator)과 디스플레이 광학계에 의해서 재현되는 홀로그램 영상(421)을 카메라의 포커싱 기능을 이용하여 홀로그램 2D 단면 영상을 획득(420)할 수 있다. 이때, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 카메라(423)로부터 원하는 깊이에 위치하는 홀로그램 2D 단면 영상(422)을 획득할 수 있다. 물론, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치가 획득하는 2D 단면 영상(422)은 광축에 수직일 수 있다.
이때, 카메라 자체의 광학계 왜곡 보정은 이미 수행되었다고 가정할 수 있다. 예를 들어, 카메라의 광학 왜곡 보정은 패턴 기반의 카메라 교정(camera calibration) 기법을 이용할 수 있다. 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 렌즈 자체의 왜곡 파라미터를 카메라 교정(camera calibration) 기법을 이용하여 획득할 수 있다.
또한, 일실시예에 따라서, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, SLM에 로딩되는 삼차원 물체인, 구상의 점(spherical points)과 그리드 바(grid bar)로 이루어져 있는 평면 그리드 물체(planar grid structure)에 대하여 생성된 홀로그램을 SLM으로부터의 깊이를 다르게 하여 순차적으로 재현할 수 있다. 또한, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 각각의 깊이에서의 평면 그리드 물체에 대한 홀로그램 단면 영상을 얻을 수 있다. 이때, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 카메라의 포커싱 조절 기능을 이용하여 최대한 선명한 영상을 N개 획득할 수 있다.
또한, 일실시예에 따라서, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치가 획득한 N개의 2D 단면 영상은, 홀로그램 디스플레이 광학계에 의한 왜곡과 함께, 카메라(423) 자체의 광학계의 왜곡을 모두 포함하고 있는 영상일 수 있다.
이때, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 획득한 N개의 홀로그램 2D 단면 영상열(422)을 차례대로 분석(430)할 수 있다. 또한, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 각 단면 영상의 왜곡을 기획득된 광학 왜곡 모델 피팅(fitting)을 수행하여 모델링을 할 수 있다. 예를 들면, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 술통형 왜곡(barrel distortion) 모델 또는 바늘겨레 변형(pin-cushion distortion) 모델을 이용하여 단면 영상의 왜곡을 모델링할 수 있다.
또한, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 초기 획득된 홀로그램 2D 단면 영상에 존재하는 카메라 광학계에 의한 왜곡을 분석할 수도 있다. 구체적으로, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 카메라 교정 기법을 이용하여 카메라 광학계의 왜곡 모델을 획득할 수 있다. 또한, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 획득한 왜곡 모델의 역모델을 획득한 홀로그램 2D 단면 영상에 적용하여 카메라 광학계 선왜곡보정(pre-undistortion)된 홀로그램 2D 단면 영상열(I1’, I2’, …, IN’ )을 계산할 수 있다.
일실시예에 따라서, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 계산한 홀로그램 2D 단면 영상열(I1’, I2’, …, IN’ )에서 각각의 영상안에 존재하는 원형 포인트(circular points)를 추출할 수 있다. 이때, 원형 포인트는 구형 포인트(Spherical points)가 2D로서 투영(projection)된 것이다. 또한, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 이 점들에 기반하여 디스플레이 광학계 왜곡을 측정할 수 있다. 이때, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 카메라 광학계 왜곡 추정에 사용된 광학계 왜곡 모델 피팅을 이용하여 평면 그리드 물체(planar grid structure)의 왜곡 모델을 추정(Estimation)할 수 있다. 물론, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 경우에 따라서, 상기 광학계 왜곡 모델보다도 더 복잡한 광학계 왜곡 모델을 사용할 수도 있다.
또한, 일실시예에 따르면, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 추정한 왜곡 모델의 역모델(inverse model)을 이용하여, 각 홀로그램 단면 상에 존재하는 삼차원 물체의 왜곡을 선왜곡보정(pre-undistortion) 할 수 있다. 또한, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 실제 재현되는 전체 삼차원 홀로그램의 왜곡을 보상(430)할 수도 있다.
3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 홀로그램 2D 단면 영상 왜곡 측정을 위해서 평면 그리드 물체를 광축상(z-axis)으로 병진하면서 각각의 위치에서의 CGH 또는 왜곡 보정된 물체의 CGH를 생성할 수 있다. 이때, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 생성한 CGH를 SLM에 로딩(410)하여 홀로그램을 재현할 수도 있다.
구체적으로, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 광축 상의 각 위치에서 계산된 홀로그램 단면 영상 왜곡 모델 정보를 입력으로 받아서, 각 광축 상의 위치에서의 홀로그램 왜곡을 선왜곡보정(pre-undistortion)함으로써 최종 재현되는 홀로그램의 왜곡을 없앨 수도 있다.
도 5는 일실시예에 따른 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법으로서, 홀로그램 왜곡 측정 방식을 나타내는 것이다.
도 5를 참조하면, 홀로그램 왜곡 측정을 하기 위한 평면 그리드 물체와 평면 그리드 물체의 광축상의 N번 병진을 알 수 있다.
3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 홀로그램 단면 영상을 측정하기 위하여 광축상으로 움직이면서 N개의 홀로그램 단면 영상을 획득할 수 있다. 이때, N은 이상적으로 CGH 생성을 위하여 SLM 등의 디스플레이 파라미터 설정 값에 의하여 결정될 수 있다. 물론, 설정된 값은 입력되는 삼차원 CG 물체의 z축 방향으로부터의 샘플링(sampling) 간격으로 사용될 수 있다.
예를 들면, 1번 그리드(510)과 2번 그리드(520) 사이의 간격인 d는 2번 그리드(520)과 3번 그리드(530) 사이의 간격과 동일할 수 있다. 또한 N-1번 그리드와 N번 그리드(540) 사이의 간격은 d로서 동일할 수도 있다.
일실시예에 따르면, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 상기 N보다 훨씬 적은 횟수로 영상 측정을 하고, 나머지 영상 측정이 제외된 위치의 왜곡 보정은 보간법(interpolation)을 이용하여 CGH 생성시 왜곡을 보정할 수도 있다.
도 6은 일실시예에 따른 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치를 나타내는 블록도이다.
먼저, 도 6을 참조하면, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는 2D 홀로그램 단면 생성부(610), 홀로그램 단면 영상 획득부(620), 왜곡 분석부(630), CGH 생성부(640), 왜곡 보정 3D 홀로그램 재현부(650)를 포함하여 구성될 수 있다. 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는 프로세서, 메모리, 데이터 송수신기 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 컴퓨팅 디바이스(computing device)일 수도 있으나 이에 한정되지는 않는다. 또한, 2D 홀로그램 단면 생성부(610), 홀로그램 단면 영상 획득부(620), 왜곡 분석부(630), CGH 생성부(640), 왜곡 보정 3D 홀로그램 재현부(650)는, 프로세서, 메모리, 데이터 송수신기 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 또한, 2D 홀로그램 단면 생성부(610), 홀로그램 단면 영상 획득부(620), 왜곡 분석부(630), CGH 생성부(640), 왜곡 보정 3D 홀로그램 재현부(650)는 센서, 전자 회로, 전기 회로, 집적 회로를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
2D 홀로그램 단면 생성부(610)는, 광축 방향으로 병진하면서 홀로그램의 단면을 슬라이싱하여 2D 홀로그램 단면을 생성할 수 있다. 구체적으로, 2D 홀로그램 단면 생성부(610)는, 디자인된 2D 패턴을 광축 방향으로 병진하면서 2D 패턴의 홀로그램 단면을 생성할 수 있다.
홀로그램 단면 영상 획득부(620)는, 2D 홀로그램 단면의 영상열 중 홀로그램 단면 영상을 카메라의 포커싱 기능을 이용하여 선명하게 획득할 수 있다. 구체적으로, 홀로그램 단면 영상 획득부(620)는, 카메라의 심도가 극도로 얕은 렌즈를 이용하여 삼차원 공간의 특정 깊이에 위치한 홀로그램 단면 영상을 선명하게 획득할 수 있다.
왜곡 분석부(630)는, 디스플레이 광학계에 의해 발생되는 획득한 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 분석할 수 있다. 구체적으로, 왜곡 분석부(630)는, 홀로그램 단면 영상의 왜곡의 광학 왜곡 모델을 모델링하여 왜곡을 분석할 수 있다.
또한, 왜곡 분석부(630)는, 홀로그램 단면 영상의 왜곡 중 디스플레이 광학계에 의해 발생되는 왜곡과 카메라의 광학계에 의해 발생되는 왜곡을 분석할 수 있다.
CGH 생성부(640)는, 분석한 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 보정하여 CGH(Computer Generated Hologram)를 생성할 수 있다. 구체적으로, CGH 생성부(640)는, 홀로그램 단면 영상의 왜곡의 광학 왜곡 모델의 역모델을 이용하여 역모델링하고 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 보정하여 CGH를 생성할 수 있다.
또한, CGH 생성부(640)는, 역모델을 이용하여 홀로그램 단면 상에 존재하는 삼차원 물체의 왜곡을 선왜곡보정하여 CGH를 생성할 수 있다.
이때, CGH 생성부(640)는, 보간법을 이용하여 홀로그램 단면 상에 존재하는 삼차원 물체의 왜곡을 보정할 수 있다. 물론, CGH 생성부(640)는, 획득하는 홀로그램 단면 영상의 수를 설정하고, 설정한 홀로그램 단면 영상의 수를 이용하여 간격을 결정할 수 있다. 또한, CGH 생성부(640)는, 홀로그램의 단면 중 획득하는 홀로그램 단면 영상을 제외한 나머지 홀로그램의 단면을 보간법으로써 왜곡을 보정할 수 있다.
왜곡 보정 3D 홀로그램 재현부(650)는, 생성한 CGH를 삼차원 홀로그램으로서 디스플레이할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 기하광학적 또는 파동광학적 광학계 분석을 이용하지 않고, 광학계의 생성(description)과 무관하게 2D 단면 영상열을 획득하여 단순하게 홀로그램 왜곡 보정을 수행 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치는, 디스플레이에 의해 재현되는 홀로그램 영상을 카메라를 이용해서 캡쳐(capture)한 후, 이를 바탕으로 CGH 생성시 역보정함으로써 홀로그램의 왜곡을 보정할 수 있으므로, 디스플레이 구조에 의존적(dependent)이지 않는다는 장점이 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치가 수행하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법에 있어서,
    광축 방향으로 병진하면서 3D 홀로그램의 단면을 슬라이싱하여 2D 홀로그램 단면을 생성하는 단계;
    카메라의 포커싱 기능을 이용하여 상기 생성한 2D 홀로그램 단면의 영상열 중 홀로그램 단면 영상을 획득하는 단계;
    디스플레이 광학계에 의해 발생되는 상기 획득한 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 분석하는 단계; 및
    상기 분석한 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 보정하여 CGH(Computer Generated Hologram)를 생성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 CGH를 생성하는 단계는,
    상기 획득하는 홀로그램 단면 영상의 수를 설정하고, 상기 설정한 홀로그램 단면 영상의 수를 이용하여 간격을 결정하고, 상기 홀로그램의 단면 중 상기 획득하는 홀로그램 단면 영상을 제외한 나머지 홀로그램의 단면을 보간법으로써 왜곡을 보정하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 생성한 CGH를 삼차원 홀로그램으로서 디스플레이하는 단계
    를 더 포함하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 2D 홀로그램 단면을 생성하는 단계는,
    디자인된 2D 패턴을 상기 광축 방향으로 병진하면서 상기 2D 패턴의 홀로그램 단면을 생성하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 홀로그램 단면 영상을 획득하는 단계는,
    상기 카메라의 렌즈를 이용하여 삼차원 공간의 특정 깊이에 위치한 홀로그램 단면 영상을 획득하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 왜곡을 분석하는 단계는,
    상기 홀로그램 단면 영상의 왜곡의 광학 왜곡 모델을 모델링하여 왜곡을 분석하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 왜곡을 분석하는 단계는,
    상기 홀로그램 단면 영상의 왜곡 중 상기 디스플레이 광학계에 의해 발생되는 왜곡과 상기 카메라의 광학계에 의해 발생되는 왜곡을 분석하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 CGH를 생성하는 단계는,
    상기 홀로그램 단면 영상의 왜곡의 광학 왜곡 모델의 역모델을 이용하여 역모델링하고 상기 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 보정하여 CGH를 생성하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 CGH를 생성하는 단계는,
    상기 역모델을 이용하여 상기 홀로그램 단면 상에 존재하는 삼차원 물체의 왜곡을 선왜곡보정하여 CGH를 생성하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 방법.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치에 있어서,
    광축 방향으로 병진하면서 3D 홀로그램의 단면을 슬라이싱하여 2D 홀로그램 단면을 생성하는 2D 홀로그램 단면 생성부;
    상기 생성한 2D 홀로그램 단면의 영상열 중 홀로그램 단면 영상을 카메라의 포커싱 기능을 이용하여 획득하는 홀로그램 단면 영상 획득부;
    디스플레이 광학계에 의해 발생되는 상기 획득한 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 분석하는 왜곡 분석부; 및
    상기 분석한 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 보정하여 CGH(Computer Generated Hologram)를 생성하는 CGH 생성부
    를 포함하는 포함하고,
    상기 CGH 생성부는,
    상기 획득하는 홀로그램 단면 영상의 수를 설정하고, 상기 설정한 홀로그램 단면 영상의 수를 이용하여 간격을 결정하고, 상기 홀로그램의 단면 중 상기 획득하는 홀로그램 단면 영상을 제외한 나머지 홀로그램의 단면을 보간법으로써 왜곡을 보정하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 생성한 CGH를 삼차원 홀로그램으로서 디스플레이하는 왜곡 보정 3D 홀로그램 재현부
    를 더 포함하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 2D 홀로그램 단면 생성부는,
    디자인된 2D 패턴을 상기 광축 방향으로 병진하면서 상기 2D 패턴의 홀로그램 단면을 생성하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 홀로그램 단면 영상 획득부는,
    상기 카메라의 렌즈를 이용하여 삼차원 공간의 특정 깊이에 위치한 홀로그램 단면 영상을 획득하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 왜곡 분석부는,
    상기 홀로그램 단면 영상의 왜곡의 광학 왜곡 모델을 모델링하여 왜곡을 분석하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 왜곡 분석부는,
    상기 홀로그램 단면 영상의 왜곡 중 상기 디스플레이 광학계에 의해 발생되는 왜곡과 상기 카메라의 광학계에 의해 발생되는 왜곡을 분석하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 CGH 생성부는,
    상기 홀로그램 단면 영상의 왜곡의 광학 왜곡 모델의 역모델을 이용하여 역모델링하고 상기 홀로그램 단면 영상의 왜곡을 보정하여 CGH를 생성하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 CGH 생성부는,
    상기 역모델을 이용하여 상기 홀로그램 단면 상에 존재하는 삼차원 물체의 왜곡을 선왜곡보정하여 CGH를 생성하는 3D 홀로그램 왜곡 보정 장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
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