KR101806840B1 - High Resolution 360 degree Video Generation System using Multiple Cameras - Google Patents

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전경구
정진욱
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인천대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a high resolution 360-degree video generating system using a plurality of cameras. The video generating system according to the present invention includes: a plurality of camera modules; a plurality of embedded boards which control the plurality of corresponding camera modules among the plurality of camera modules, respectively; and a matching image generating unit connected to the plurality of embedded boards through a network, wherein each of the plurality of embedded boards firstly matches images from the plurality of corresponding camera modules and transmits a corresponding compressed video file, and the matching image generating unit matches the compressed video files received from the plurality of embedded boards. Accordingly, the present invention can increase the resolution of the matched image.

Description

다수의 카메라를 이용한 고해상도 360도 동영상 생성 시스템{High Resolution 360 degree Video Generation System using Multiple Cameras}Technical Field [0001] The present invention relates to a high resolution 360 degree video generation system using multiple cameras,

본 발명은 동영상 생성 시스템에 관한 것으로서, 특히, 다수의 카메라를 이용하지만 연산량을 감소하고 전송 데이터를 반감하여 실시간으로 고해상도 360도 파노라마 영상을 제공할 수 있는 동영상 생성 시스템에 관한 것이다. In particular, the present invention relates to a moving image generating system capable of providing high-resolution 360-degree panoramic images in real time by using a plurality of cameras but halving transmission data and reducing the amount of computation.

최근 CP+, CES 등의 전시회에서 다양한 IT 업체들이 VR(Virtual Reality)관련 기술들을 선보이면서 VR에 대한 관심이 급증하고 있다. 넓은 화각을 제공하는 실감영상 기술로서 CCTV, 액션캠 등의 분야에서 사용되던 파노라마 기술들은, VR 기기에서 디스플레이 할 수 있는 360도의 현실감 있는 동영상을 제작하기 위해서도 연구되기 시작하였다.Recent exhibitions of CP +, CES, and other various IT companies are showing VR (Virtual Reality) related technologies and interest in VR is increasing rapidly. Panoramic technologies used in fields such as CCTV and action cam as realistic image technologies that provide a wide angle of view have also been studied to produce 360-degree realistic moving images that can be displayed on VR devices.

이미 360도 동영상 촬영을 위한 전용기기들이 상용화되기 시작했지만, 광각렌즈를 장착한 소수의 카메라로 영상을 촬영하여 정합하기 때문에 광각 렌즈 사용 시 발생하는 왜곡 현상을 피할 수 없다. 또한, 최근 모바일 기기에 장착되어 출시되는 FHD(Full High-Definition), UHD(Ultra HD) 디스플레이에서 현실감 있는 VR 영상 재생을 위해서는 최소 4K의 해상도가 필요한 반면, 적은 수의 카메라를 이용하는 기존 방식으로는 고성능 카메라를 사용하더라도 고해상도 영상 제작에 한계가 있다. 고해상도 영상을 위한 별도의 전문가용 VR 제작 장비가 존재하지만, 전용 카메라 모듈과 부품을 사용하기 때문에 고가이다. 또한, 이러한 장비들은 대부분 촬영이 끝난 후 후처리 소프트웨어를 이용하여 영상을 정합하기 때문에 촬영과 동시에 영상 확인 및 정합이 불가능하다는 한계를 갖는다. Dedicated devices for 360-degree video shooting have begun to be commercialized, but since a small number of cameras equipped with a wide-angle lens capture images and match them, distortions occurring when using a wide-angle lens can not be avoided. In addition, a resolution of at least 4K is required for realistic VR image reproduction in FHD (Full High-Definition) and UHD (Ultra HD) displays, which are recently installed in mobile devices. On the other hand, Even if a high-performance camera is used, the production of high-resolution images is limited. There is a separate professional VR production equipment for high-resolution images, but it is expensive because it uses dedicated camera modules and components. Also, since most of these devices use post-processing software to match images after shooting, they can not be checked and matched at the same time as shooting.

실시간 파노라마 영상 제작을 위해서는 많은 개선점이 필요하지만 그 중 먼저 선행되어야 하는 것은 정합 방법의 최적화이다. 기존의 영상 정합 방법들은 실시간으로 촬영되는 영상이 아닌 정지 영상 위주였고, 수행 시간보다는 영상의 품질 위주의 연구였기 때문에 실시간 영상 정합에 어려움이 있었다. 기존 기술 중에는 실시간 파노라마 동영상 생성을 위한 소프트웨어 구조를 제안하거나 GPU(Graphics Processing Unit), 파이프라인(pipeline) 구조 변경 등을 이용해 기존의 영상 합성 단계의 방법들의 속도를 개선시킨 사례도 있지만 열 대 이상의 카메라 영상을 실시간 정합하는 데는 어려움이 있다.In order to produce a real-time panoramic image, many improvements are needed, but the first thing to do is to optimize the matching method. Conventional image matching methods were focused on still images rather than real - time images, and they were difficult to real - time image matching because they were based on image quality rather than execution time. Some of the existing technologies have improved the speed of existing image synthesis methods by suggesting a software structure for real-time panoramic video creation, or by using GPU (Graphics Processing Unit) or pipeline structure modification. However, There is a difficulty in real-time matching of images.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 다수의 카메라(예, HD급 일반 화각 카메라 14대)를 이용하여 정합 영상의 해상도를 증가시키되, 임베디드 보드(예, 7개)에서 각각 일차적으로 두 영상을 정합하고 그 결과를 인코딩하고 압축하여 서버로 전송함으로써 전송 데이터 량을 반감하며, 서버의 데이터 처리 장치에서는 반감된 동영상(예, 7개의 정합 영상)에 대하여만 영상을 정합하므로, 실시간으로 고해상도의 360도 파노라마 영상을 제공할 수 있는 동영상 생성 시스템을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to increase the resolution of a matching image by using a plurality of cameras (e.g., 14 HD-class general angle-of-view cameras) (Eg, 7), and the result is encoded, compressed, and transmitted to the server, thereby halving the amount of data to be transmitted. In the data processing apparatus of the server, So that it is possible to provide a high-resolution 360-degree panoramic image in real time.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의일면에 따른 동영상 생성 시스템은, 복수의 카메라 모듈; 각각이 상기 복수의 카메라 모듈 중 대응된 복수개의 해당 카메라 모듈들을 제어하는 복수의 임베디드 보드; 및 상기 복수의 임베디드 보드와 네트워크로 연결된 정합 영상 생성부를 포함하고, 상기 복수의 임베디드 보드 각각이 상기 대응된 복수개의 해당 카메라 모듈들로부터의 영상들을 일차적으로 정합하여 해당 압축 동영상 파일을 전송하고, 상기 정합 영상 생성부가 상기 복수의 임베디드 보드로부터 수신한 압축 동영상 파일들을 정합한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a motion picture generation system including: a plurality of camera modules; A plurality of embedded boards each controlling a corresponding plurality of corresponding camera modules among the plurality of camera modules; And a matching image generation unit connected to the plurality of embedded boards through a network, wherein each of the plurality of embedded boards firstly matches images from the corresponding camera modules and transmits the corresponding compressed moving image file, The matching image generating unit matches the compressed moving image files received from the plurality of embedded boards.

상기 복수의 카메라 모듈은 360도 촬영 가능하도록 같은 간격으로 원형으로 배치되고, 상기 정합 영상 생성부가 실시간으로 고해상도의 360도 파노라마 영상을 제공한다.The plurality of camera modules are arranged in a circle at equal intervals so as to be able to capture 360 degrees, and the matching image generating unit provides 360-degree panorama images of high resolution in real time.

상기 복수의 카메라 모듈은 고정되어 있으며, 특징점 검출과 매칭 없이 미리 계산된 호모그래피 행렬을 이용하여 상기 복수의 임베디드 보드 각각에서의 영상 정합과 상기 정합 영상 생성부에서의 영상 정합이 이루어져 연산을 단순화할 수 있다.The plurality of camera modules are fixed and the image matching in each of the plurality of embedded boards and the matching in the matching image generating unit are performed by using a homography matrix calculated in advance without matching and detecting the feature points, .

상기 복수의 임베디드 보드 각각은 상기 정합 영상 생성부에서의 정합 시간에 비례하도록 정해지는 시간 동안 압축 동영상 파일들을 메모리에 저장 후 해당 압축 동영상 파일들을 상기 정합 영상 생성부로 전송한다.Each of the plurality of embedded boards stores compressed moving picture files in a memory for a time determined to be proportional to the matching time in the matching image generating unit, and transmits corresponding compressed moving pictures to the matching image generating unit.

그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 파노라마 동영상 생성 방법은, 각각이 상기 복수의 카메라 모듈 중 대응된 복수개의 해당 카메라 모듈들을 제어하는 복수의 임베디드 보드 각각이 상기 대응된 복수개의 해당 카메라 모듈들로부터의 영상들을 일차적으로 정합하여 해당 압축 동영상 파일을 전송하는 단계; 및 상기 복수의 임베디드 보드와 네트워크로 연결된 정합 영상 생성부에서 상기 복수의 임베디드 보드로부터 수신한 압축 동영상 파일들을 정합하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for generating a panoramic moving picture, the method comprising: a plurality of embedded boards, each of which controls a plurality of camera modules corresponding to the plurality of camera modules, Transmitting the compressed moving picture file by first matching images; And matching the compressed moving image files received from the plurality of embedded boards in a matching image generating unit connected to the plurality of embedded boards via a network.

본 발명에 따른 동영상 생성 시스템에 따르면, 다수의 카메라(예, HD급 일반 화각 카메라 14대)를 이용하여 정합 영상의 해상도를 증가시키되, 고정된 카메라를 사용하는 경우 호모그래피 매트리스 계산에 요구되는 특징점 검출, 매칭 등의 불필요한 단계를 생략하여 연산을 단순화할 수 있다.According to the moving image generating system according to the present invention, the resolution of the matching image is increased by using a plurality of cameras (e.g., 14 HD-class general angle-of-view cameras), and when the fixed camera is used, The computation can be simplified by omitting unnecessary steps such as detection, matching, and the like.

또한, 본 발명에 따른 동영상 생성 시스템에 따르면, 임베디드 보드(예, 7개)에서 각각 일차적으로 두 영상을 정합하고 그 결과를 인코딩하고 압축하여 서버로 전송함으로써 전송 데이터 량을 반감하고 데이터 송수신신의 병목 현상을 방지할 수 있으며, 매 프레임마다 호모그래피 행렬계산, 영상워핑, 블렌딩 등에 의한 연산량의 저감이 가능하고 실시간으로 용이하게 영상 정합이 가능하게 한다.In addition, according to the moving picture generating system of the present invention, the two images are firstly matched in each of the embedded boards (e.g., seven), and the result is encoded, compressed, and transmitted to the server, thereby halving the amount of transmitted data, It is possible to reduce the amount of computation by homography matrix calculation, image warping, blending, and the like every frame, and to easily perform image matching in real time.

그리고, 본 발명에 따른 동영상 생성 시스템에 따르면, 서버의 데이터 처리 장치(예, PC(Personal Computer))에서는 반감된 동영상(예, 7개의 정합 영상)에 대하여만 호모그래피 행렬계산, 영상워핑, 블렌딩 처리하여 실시간으로 고해상도의 360도 파노라마 영상을 제공할 수 있다.According to the motion picture generation system of the present invention, a data processing apparatus (e.g., a PC (Personal Computer)) of a server performs homography matrix calculation, image warping, blending Resolution 360-degree panoramic image in real time.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 블렌딩의 피라미드 구조를 나타낸다.
도 2는 촬영 영상의 수와 해상도 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 360도 파노라마 동영상 생성 시스템(100)을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 임베디드 보드에서의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정합 영상 생성부(예, PC)에서의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명에서의 정합 영상 생성부(예, PC)에서의 영상 정합 과정의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 카메라 모듈들과 임베디드 보드들을 이용한 구현 시스템의 예를 나타낸다.
도 8은 도 7과 같이 구현된 시스템에서 정합 영상 생성부(예, PC)가 생성하는 정합 영상의 시간에 따른 FPS를 나타내는 그래프이다.
도 9는 [표2]에서 640*480 입력 영상(a)과 1280*720 입력 영상(b)에 대한 정합된 출력 파노라마 영상의 해상도를 비교한 예이다.
1 shows a pyramid structure of multi-band blending according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining the relationship between the number of photographed images and the resolution.
FIG. 3 is a diagram for explaining a 360-degree panoramic moving image generating system 100 according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating an operation of each embedded board according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating an operation in a matching image generating unit (e.g., a PC) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining the concept of a matching process in a matching image generating unit (for example, a PC) in the present invention.
FIG. 7 shows an example of an implementation system using camera modules and embedded boards according to the present invention.
FIG. 8 is a graph showing an FPS according to time of a matching image generated by a matching image generating unit (e.g., PC) in the system implemented as shown in FIG.
9 is an example of comparing the resolution of a matched output panoramic image with respect to a 640 * 480 input image (a) and a 1280 * 720 input image (b) in Table 2.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분을 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다. 또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols as possible. In addition, detailed descriptions of known functions and / or configurations are omitted. The following description will focus on the parts necessary for understanding the operation according to various embodiments, and a description of elements that may obscure the gist of the description will be omitted. Also, some of the elements of the drawings may be exaggerated, omitted, or schematically illustrated. The size of each component does not entirely reflect the actual size, and therefore the contents described herein are not limited by the relative sizes or spacings of the components drawn in the respective drawings.

먼저, 영상 정합을 위한 호모그래피(Homography), 영상 워핑(Warping), 영상 블렌딩(Blending)의 원리에 대하여 간단히 설명한다.First, the principle of homography, image warping, and image blending for image matching will be briefly described.

<호모그래피(Homography)의 계산>&Lt; Calculation of Homography >

호모그래피 행렬HAB는 [수학식1]과 같이 투영관계에 있는 두 평면 사이의 변환관계를 나타내는 3*3 행렬일 수 있다. 3차원 공간상에 존재하는 평면형 물체를 서로 다른 두 위치 A, B에서 촬영하였을 때, 물체 위에 존재하는 한 점 P를 A위치에서 바라본 좌표 X1과??B 위치 에서 바라본 좌표 X2 사이의 관계는 [수학식2]를 만족한다. 호모그래피 행렬 HAB는 두 영상의 특징점 매칭 쌍을 이용하여 계산 가능하며, 이 때 매칭 쌍은 4개 이상이 필요하다. 본 발명에서는 특징점 추출과 그 매칭을 위해 SURF(Speeded-Up Robust Features) 방법을 사용하였다. 다만, 고정된 카메라(예, 14대)를 사용하는 경우 호모그래피 행렬 HAB의 계산에 요구되는 특징점 검출, 매칭 등의 불필요한 단계를 생략하여 연산을 단순화할 수도 있다.The homography matrix H AB may be a 3 * 3 matrix representing the transformation relationship between two planes in the projection relationship as shown in [Equation 1]. When a planar object existing on a three-dimensional space is photographed at two different positions A and B, a relationship between a coordinate X 1 viewed from position A and a coordinate X 2 viewed from position B Satisfies the expression (2). The homography matrix H AB can be computed using a pair of feature point matching of two images, where at least four matching pairs are required. In the present invention, a SURF (Speeded-Up Robust Features) method is used to extract feature points and match them. However, when using a fixed camera (e.g., 14), unnecessary steps such as feature point detection and matching required for the calculation of the homography matrix H AB may be omitted to simplify the calculation.

[수학식1][Equation 1]

Figure 112016123200155-pat00001
Figure 112016123200155-pat00001

[수학식2]&Quot; (2) &quot;

Figure 112016123200155-pat00002
Figure 112016123200155-pat00002

<영상 워핑(Warping)><Image Warping>

다수의 카메라(예, 14대)로부터 획득한 각 입력 영상(I1, I2, I3,..)은 동일한 크기를 갖지만, 서로 다른 좌표계를 갖는다. 따라서, 파노라마 영상을 생성하기 위해서는 입력 영상들을 하나의 픽셀 좌표계로 나타내야 한다. 입력 영상들 중 하나의 기준 영상을 정하게 되면, 나머지 영상들은 각각에 해당되는 호모그래피 행렬 HAB가 각각 적용되어 나타난 영상으로 볼 수 있다. 호모그래피 행렬 HAB을 성공적으로 계산하면, HAB의 역행렬(HBA)을 나머지 영상들에 적용하여 기준 영상의 좌표계를 기준으로 한 통일된 영상을 획득할 수 있다. 이때, 각 영상(I1, I2, I3,..)은 [수학식3]과 같이 각 이웃 위치 간의 호모그래피 행렬 HAB 관계를 이용하여 하나의 기준 영상(예 I1)의 좌표계로 표현되는 영상(I1, I2 ', I3 ',..)으로 변환될 수 있다.Each input image (I 1 , I 2 , I 3 , ..) obtained from a plurality of cameras (for example, 14) has the same size but has a different coordinate system. Therefore, in order to generate a panoramic image, the input images must be represented by one pixel coordinate system. If one of the input images is determined, the rest of the images can be regarded as images obtained by applying the respective homography matrix H AB . After successfully calculate the homography matrix H AB, it is possible to apply the inverse matrix (H BA) in H AB in the other image to obtain a uniform image based on the coordinate system of the reference image. At this time, each image I 1 , I 2 , I 3 , .. is transformed into a coordinate system of one reference image (example I 1 ) using the homography matrix H AB relation between neighboring positions as shown in [Equation 3] Can be converted into an image (I 1 , I 2 ' , I 3 ' , ..) to be expressed.

[수학식3]&Quot; (3) &quot;

Figure 112016123200155-pat00003
Figure 112016123200155-pat00003

<영상 블렌딩(Blending)><Image Blending>

영상 워핑을 통해 영상들을 정합하여 하나의 영상으로 정렬된 후, 정합 영상의 경계면 주변 오버랩 영역을 시각적으로 자연스럽게 보이도록 해 주기 위해 영상 블렌딩이 이루어진다. 워핑 과정을 통해 하나의 영상으로 정렬 된 영상은 오버랩 영역에 대한 색상 등의 적절한 처리가 되어있지 않기 때문에 블렌딩 과정을 통해 보정이 필요하다. 본 발명에서는 이를 위해 멀티 밴드 블렌딩 방법을 사용하였다. 멀티 밴드 블렌딩 방법은 가우시안 및 라플라시안 피라미드를 이용한다.After the images are aligned through image warping, they are arranged into one image, and image blending is performed to make the overlap region around the boundary of the matching image visually appear natural. Since the images arranged in one image through the warping process are not appropriately processed for the overlap region, correction is required through the blending process. In the present invention, a multi-band blending method is used. Multiband blending methods use Gaussian and Laplacian pyramids.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 밴드 블렌딩의 피라미드 구조를 나타낸다.1 shows a pyramid structure of multi-band blending according to an embodiment of the present invention.

예를 들어, 도 1과 같이, 3개의 밴드를 이용할 때, 원 영상 G(3)로부터 순차로 1/2 다운 샘플링하여 가우샨 영상 G(2), G(1), G(0)를 획득하고, G(0)를 기본 이미지로 다시 2배 업 샘플링함으로써 D(1), D(2), D(3)를 획득하여, 같은 이미지 크기에서의 영상값들의 차이를 계산하여 각 단계의 라플라시안 영상 L(1), L(2), L(3)를 획득할 수 있다. For example, as shown in FIG. 1, when three bands are used, a Gaussian image G (2), G (1), and G (0) are obtained by down- D (2) and D (3) are obtained by up-sampling 2 times again G (0) with the base image, and the differences of the image values at the same image size are calculated. Images L (1), L (2), and L (3).

두개의 입력 영상에 대하여 이와 같은 가우샨 영상들과 라플라시안 영상들을 획득하고, 각 단계의 가중치 윈도우를 이용하여, 정합된 두 영상의 경계면 주변 오버랩 영역에서의 자연스러운 영상을 얻을 수 있다.It is possible to obtain natural images in the overlap region around the boundary between two matched images using the weight window of each step by acquiring the Gaussian images and the Laplacian images with respect to the two input images.

<본 발명의 360도 파노라마 동영상 생성 시스템>&Lt; 360 degree panoramic moving picture generating system of the present invention >

본 발명에서는 고해상도의 360도 파노라마 영상을 촬영하기 위한 시스템으로서, 고해상도의 결과물을 얻기 위해 열 대 이상의 카메라 모듈을 사용한다. In the present invention, as a system for photographing 360-degree panoramic images of high resolution, more than ten camera modules are used to obtain high-resolution results.

도 2는 촬영 영상의 수와 해상도 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining the relationship between the number of photographed images and the resolution.

카메라 성능이 FHD로 동일할 경우, 도 2의 (a)와 같이, FoV(field of view)가 큰 광각(예, 200도) 렌즈를 갖는 카메라로 2장을 촬영하여 정합하는 경우보다, 도 2의 (b)와 같이, FoV가 65도 정도인 일반 화각 렌즈를 갖는 카메라로 7장을 촬영하여 정합하면, 360도와 같이 같은 범위를 촬영하였을 때 해상도가 더 높다는 것을 알 수 있다.When the camera performance is the same as FHD, as compared with the case where two cameras are photographed and photographed with a camera having a wide angle (e.g., 200 degrees) lens having a large field of view (FoV) As shown in (b) of FIG. 6, when seven photographs are taken with a camera having a general angle-of-view lens having an FoV of about 65 degrees, the resolution is higher when the same range is photographed as 360 degrees.

하지만, 입력 영상의 수가 증가하게 되면 호모그래피 행렬 계산, 영상 워핑 및 블렌딩 과정을 모두 거치는 일반적인 파노라마 영상 정합 방식은 연산량이 많아 실시간 영상 정합이 불가능하고, 촬영 영상 스트리밍에 비해 느린 정합 속도 때문에 정합 PC에 병목 현상을 유발하게 되는 문제점이 있다.However, if the number of input images increases, a general panorama image matching method that performs both homography matrix calculation, image warping, and blending processes can not perform real-time image matching because of a large amount of computation. Thereby causing a bottleneck phenomenon.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 360도 파노라마 동영상 생성 시스템(100)을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a diagram for explaining a 360-degree panoramic moving image generating system 100 according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동영상 생성 시스템(100)은, 복수의 카메라 모듈(111)과 복수의 임베디드 보드(112)를 포함하는 영상 획득부(110), 네트워크(120), 및 정합 영상 생성부(130)를 포함한다. 3, a moving image generating system 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes an image acquiring unit 110 including a plurality of camera modules 111 and a plurality of embedded boards 112, a network 120 , And a matching image generating unit 130. [

네트워크(120)는 영상 획득부(110)와 정합 영상 생성부(130)를 연결하는 전용 선로일 수도 있고, 유선 인터넷 통신이나 WiFi, WiBro 등 무선 인터넷 통신, WCDMA, LTE 등 이동통신 등을 지원하는 유무선 통신 네트워크일 수도 있다.The network 120 may be a dedicated line for connecting the image acquiring unit 110 and the matching image generating unit 130 or may support a wireless Internet communication such as wired Internet communication, WiFi, WiBro, WCDMA, LTE, It may be a wired or wireless communication network.

정합 영상 생성부(130)는 네트워크 상의 서버일 수도 있고, PC(Personal Computer)와 같은 전용 데이터 처리 장치일 수도 있다. The matching image generating unit 130 may be a server on a network or a dedicated data processing apparatus such as a PC (Personal Computer).

복수의 카메라 모듈(111)(예, 14대)은 360도 촬영 가능하도록 같은 간격으로 원형으로 배치된다. 복수의 카메라 모듈(111)은 각각 65도 화각 HD급 카메라 모듈일 수 있다. A plurality of camera modules 111 (for example, 14 cameras) are arranged in a circle at equal intervals so as to be able to capture 360 degrees. Each of the plurality of camera modules 111 may be a 65-degree angle of view HD-class camera module.

복수의 임베디드 보드(112)는 복수의 카메라 모듈(111)(예, 14대)의 복수개씩(예, 2개, 경우에 따라 더 많은 수도 가능함)에 각각 대응되는 수만큼(예, 7개) 구비되며, 각각 두 카메라 모듈을 제어하고 두 카메라 모듈로부터의 영상의 정합 결과를 일차적으로 인코딩하고 압축하여 정합 영상 생성부(130)로 전송함으로써 전송 데이터 량을 반감하고 데이터 송수신신의 병목 현상을 방지할 수 있도록 한다. 이에 따라 정합 영상 생성부(130)에서 매 프레임마다 호모그래피 행렬계산, 영상워핑, 블렌딩 등에 의한 연산량의 저감이 가능하고 실시간으로 용이하게 영상 정합이 가능하게 한다. 즉, 정합 영상 생성부(130)는 반감된 동영상(예, 7개의 정합 영상)에 대하여만 호모그래피 행렬계산, 영상워핑, 블렌딩 처리하여 실시간으로 고해상도의 360도 파노라마 영상을 제공할 수 있다.A plurality of embedded boards 112 may be provided corresponding to a plurality (e.g., seven) of the plurality of camera modules 111 (e.g., 14) (for example, Each of the two camera modules controls two camera modules, primarily encodes and compresses the matching results of the images from the two camera modules, and transmits the result to the matching image generating unit 130, thereby halving the amount of transmitted data and preventing the bottleneck of data transmission / reception . Accordingly, it is possible to reduce the amount of computation by homography matrix calculation, image warping, blending, and the like for every frame in the matching image generating unit 130, thereby facilitating image matching in real time. That is, the matching image generating unit 130 may provide a high-resolution 360-degree panorama image in real time by performing homography matrix calculation, image warping, and blending processing only on half-moving images (e.g., seven matched images).

이와 같은 정합 영상 생성부(130)와 복수의 임베디드 보드(112) 각각은, 이와 같은 기능을 수행하기 위하여, 반도체 프로세서와 같은 하드웨어, 응용 프로그램과 같은 소프트웨어, 또는 이들의 결합으로 구현될 수 있으며, 서로 데이터를 송수신하기 위한 모뎀을 구비할 수 있다. Each of the matching image generating unit 130 and the plurality of embedded boards 112 may be implemented by hardware such as a semiconductor processor, software such as an application program, or a combination thereof in order to perform such functions. And a modem for transmitting and receiving data to and from each other.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 임베디드 보드(112)에서의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an operation of each embedded board 112 according to an embodiment of the present invention.

먼저, 임베디드 보드들(112) (예, 7개)은 네트워크(120)를 통해 정합 영상 생성부(130)(예, PC)와 소정의 신호를 주고 받으면서 연결을 시도한다(S110). 임베디드 보드들(112)은 정합 영상 생성부(130)(예, PC)와 연결되면(S120), 정합 영상 생성부(130)(예, PC)로부터 시작 신호(START)를 기다린다(S130). First, the embedded boards 112 (for example, seven) transmit a predetermined signal to the matching image generating unit 130 (e.g., PC) through the network 120 and try to connect to the matching board 130 (S110). When the embedded boards 112 are connected to the matching image generating unit 130 (e.g., PC) (S120), the embedded boards 112 wait for a start signal START from the matching image generating unit 130 (e.g., PC) (S130).

임베디드 보드들(112)은 정합 영상 생성부(130)(예, PC)로부터 시작 신호(START)를 수신하면, 카메라 모듈들(111) (예, 14대)이 촬상하도록 제어하고, 각 임베디드 보드(112)는 대응되는 2개의 카메라 모듈들이 캡쳐한 프레임 단위의 영상 (데이터)를 수신한다(S140).When the embedded signals 112 are received from the matching image generating unit 130 (e.g., PC), the embedded boards 112 control the camera modules 111 (e.g., 14 cameras) The control unit 112 receives the image (data) of each frame captured by the corresponding two camera modules (S140).

각 임베디드 보드(112)는 해당 2개의 영상에 대하여 위에서 기술한 바와 같은 호모그래피 행렬을 이용한 영상 워핑을 통해 영상을 일차적으로 정합한다(S150). 카메라 모듈들(111)이 고정된 경우 해당 위치 좌표에 맞게 호모그래피 행렬은 미리 계산되어 준비될 수 있다. 경우에 따라, 카메라 모듈들(111)이 이동형 등 고정되지 않은 경우에, 각 임베디드 보드(112)는 해당 카메라 모듈로부터 수신하는 위치 좌표 정보 등을 이용하여 그때 그때 호모그래피 행렬을 계산하고 영상을 정합할 수도 있다. Each embedded board 112 primarily matches the images through the image warping using the homography matrix as described above with respect to the two images (S150). When the camera modules 111 are fixed, the homography matrix can be calculated and prepared according to the position coordinates. In some cases, when the camera modules 111 are not fixed, such as a movable type, each embedded board 112 calculates the homography matrix at that time using position coordinate information or the like received from the corresponding camera module, You may.

각 임베디드 보드(112)는 일차적으로 정합된 영상 (데이터)을 H.264 비디오 압축 방식 등 이전 프레임과 비교해 변화된 부분만을 압축하는 방식으로 데이터를 압축해 해당 압축 동영상 파일을 메모리 등 저장 수단에 저장한다(S160). Each embedded board 112 compresses data in a manner such that only the changed part is compared with the previous frame, such as the H.264 video compression method, and stores the compressed video file in a storage unit such as a memory (S160).

각 임베디드 보드(112)는 소정의 시간 동안 2개의 카메라 모듈들로부터의 2 영상을 정합하고 압축해 해당 압축 동영상 파일들을 소정의 시간 동안 메모리 등 저장 수단에 저장한 후(S170), 압축 동영상 파일들을 정합 영상 생성부(130)(예, PC)로 전송한다(S180). 여기서, 각 임베디드 보드(112)가 전송 대상 파일들을 메모리 등 저장 수단에 저장하는 시간 k는 정합 영상 생성부(130)(예, PC)에서 영상 정합에 필요한 시간에 비례하여 정해질 수 있다. 이를 위하여 정합 영상 생성부(130)(예, PC)는 소정의 프레임 수만큼 영상 정합이 이루어지면 각 임베디드 보드(112)로 압축 동영상 파일들을 전송하도록 해당 메시지를 통보할 수도 있다. Each embedded board 112 registers and compresses two images from two camera modules for a predetermined time, stores the compressed moving picture files in storage means such as a memory for a predetermined period of time (S170) To the matching image generating unit 130 (e.g., PC) (S180). Here, the time k for storing the files to be transferred in the storage means such as a memory by each embedded board 112 may be determined in proportion to the time required for image matching in the matching image generating unit 130 (e.g., PC). For this, the matching image generating unit 130 (e.g., PC) may notify the corresponding message to transmit the compressed moving picture files to each embedded board 112 when the image matching is performed by a predetermined number of frames.

이와 같이, 본 발명에서는 각 임베디드 보드(112)에서 일차적으로 영상 정합을 수행하여 전송하므로 정합 영상 생성부(130)(예, PC)에서 정합해야 하는 영상의 수를 반감시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, since the image matching is primarily performed in each embedded board 112 and transmitted, the number of images to be matched in the matching image generating unit 130 (e.g., PC) can be reduced by half.

또한, 각 임베디드 보드(112)에서 정합 영상 생성부(130)(예, PC)로 영상을 전송하는 데에 걸리는 시간은 전송할 데이터의 크기에 영향을 받게 되고, 정합 영상 생성부(130)(예, PC)에서의 영상 정합 속도에 비해 전송 데이터량이 많게 되면 데이터 수신의 병목 현상과 메모리 문제가 발생하게 된다. 따라서, 본 발명과 같이 각 임베디드 보드(112)에서 일차적으로 영상 정합을 수행하여 전송하므로 정합 영상 생성부(130)(예, PC)에서 정합해야 하는 영상의 수를 반감시킬 수 있을 뿐만 아니라,두 영상의 정합 결과를 인코딩하고 압축하여 정합 영상 생성부(130)(예, PC)로 전송함으로써 전송 데이터 량을 반감하고 데이터 송수신신의 병목 현상을 방지할 수 있으며, 정합 영상 생성부(130)(예, PC)가 매 프레임마다 호모그래피 행렬계산, 영상워핑, 블렌딩 등에 의한 연산량의 저감이 가능하고 실시간으로 용이하게 영상 정합이 가능하게 한다.Also, the time taken to transfer the image from the embedded board 112 to the matching image generating unit 130 (e.g., PC) is affected by the size of data to be transmitted, and the matching image generating unit 130 , PC), there is a bottleneck in data reception and a memory problem when the amount of data to be transmitted is large. Accordingly, since the image matching is primarily performed in each embedded board 112 as in the present invention, the number of images to be matched in the matching image generating unit 130 (e.g., PC) can be reduced by half, The matching result of the image is encoded, compressed, and transmitted to the matching image generating unit 130 (e.g., PC), thereby reducing the amount of transmitted data by half and preventing the bottleneck phenomenon of data transmission / reception. , PC) can reduce the amount of computation by homography matrix calculation, image warping, blending, and the like every frame, and enables image matching easily in real time.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정합 영상 생성부(130)(예, PC)에서의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating an operation of the matching image generating unit 130 (e.g., a PC) according to an exemplary embodiment of the present invention.

먼저, 정합 영상 생성부(130)(예, PC)는 네트워크(120)를 통해 임베디드 보드들(112) (예, 7개)과 소정의 신호를 주고 받으면서 연결 시도한다(S210). 정합 영상 생성부(130)(예, PC)는 임베디드 보드들(112)과 연결되면(S220), 임베디드 보드들(112)로 시작 신호(START)를 전송하여 촬영 동기를 맞추도록 제어한다(S230). First, the matching image generating unit 130 (e.g., a PC) attempts connection with the embedded boards 112 (e.g., seven) through the network 120 while receiving a predetermined signal (S210). When the matching image generating unit 130 (e.g., PC) is connected to the embedded boards 112 (S220), the matching signal generating unit 130 transmits a start signal (START) to the embedded boards 112 to control the photographing synchronization ).

카메라 모듈들(111) (예, 14대)이 촬영을 시작하고, 정합 영상 생성부(130)(예, PC)는 각 임베디드 보드(112)로부터 매번 1프레임의 영상을 전송받는 대신 각 임베디드 보드(112)가 소정의 시간(k) 단위로 전송하는 해당 압축 동영상 파일들을 수신한다(S240). 이러한 방식은 카메라 수가 증가할수록 영상 정합 속도보다 영상 수신 속도가 빨라져 버퍼링에 한계가 생기는 문제에 대응하기 위함이다. The camera modules 111 (e.g., 14 cameras) start shooting and the matching image generating unit 130 (e.g., PC) receives each frame of one frame from each embedded board 112, (Step S240). The compressed moving picture files are transmitted to the mobile terminal 112 in units of a predetermined time (k). This method is intended to cope with the problem that buffering is limited due to a faster image receiving speed than an image matching speed as the number of cameras increases.

정합 영상 생성부(130)(예, PC)는 수신된 압축 동영상 파일들을 디코딩하여 프레임 단위로 영상을 획득하고(S250), 위에서 기술한 바와 같은 미리 계산된 호모그래피 행렬을 이용한 영상 워핑을 통해 영상을 정합하고 블렌딩을 수행해(S260) 파노라마 영상 (데이터)를 생성해 디스플레이 장치에 실시간으로 디스플레이 되도록 한다(S270). 경우에 따라, 카메라 모듈들(111)이 이동형 등 고정되지 않은 경우에, 각 임베디드 보드(112)는 해당 카메라 모듈로부터 수신하는 위치 좌표 정보 등을 전송할 수 있고, 정합 영상 생성부(130)(예, PC)는 이를 수신하여 그때 그때 호모그래피 행렬을 계산하고 영상을 정합할 수도 있다. The matching image generating unit 130 (e.g., a PC) decodes the received compressed moving image files to acquire an image in units of frames (S250), and performs image warping using the precomputed homography matrix as described above (S260). The panorama image (data) is generated and displayed on the display device in real time (S270). The embedded board 112 may transmit position coordinate information and the like received from the camera module 111 and may be transmitted to the matching image generating unit 130 , PC) may receive it and then calculate the homography matrix and then match the images.

도 6은 본 발명에서의 정합 영상 생성부(130)(예, PC)에서의 영상 정합 과정의 개념을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 6 is a diagram for explaining the concept of a matching process in the matching image generating unit 130 (for example, a PC) in the present invention.

도 6과 같이, 본 발명에서는 각 기능이 독립성을 가질 수 있도록 개별적인 네 종류의 스레드(thread)로 구현하였다. 스레드와 스레드 사이에는 버퍼 역할을 하는 큐(Queue)를 두어 데이터 교환에 이용한다.As shown in FIG. 6, in the present invention, four types of threads are implemented so that each function can have independence. There is a queue between the thread and the thread that serves as a buffer to exchange data.

첫 번째 스레드는 영상 수신 스레드(Receive thread)로서, 임베디드 보드 수만큼 생성되어, 클라이언트 측의 각 임베디드 보드(112)로부터 압축 동영상 파일들을 수신하고, 프레임 단위의 해당 파일들을 제어 스레드로 전달한다. The first thread is a receiving thread, which is generated as many as the number of embedded boards, receives compressed moving picture files from each embedded board 112 on the client side, and transmits the corresponding files in a frame unit to the control thread.

두 번째 스레드는 제어 스레드(Control thread)로서, 순차적으로 수신되는 프레임 단위의 압축 동영상 파일들 중에서 하나로 정합해야 할 해당 프레임의 파일들을 모아 세 번째 스레드로 넘겨준다.The second thread is a control thread, and collects files of corresponding frames to be matched with one of sequentially received compressed moving picture files, and passes them to a third thread.

세 번째 스레드는 정합 스레드(Render thread)로서, 속도 향상을 위해 n(자연수)개만큼 생성되어 작업을 병렬 처리한다. 여기서 n은 정합 영상 생성부(130)(예, PC)의 프로세서 성능에 맞추어 설정한다. 정합 스레드는 넘겨받은 프레임들에 워핑 및 블렌딩을 적용하여 하나의 프레임으로 정합한다. 정합된 프레임은 각 정합 스레드마다 가지고 있는 디스플레이 큐에 순차 전달한다.The third thread is a Render thread, which is created by n (natural numbers) to speed up and parallelize the work. Here, n is set according to the processor performance of the matching image generating unit 130 (e.g., PC). The matching thread applies warping and blending to the received frames to match in one frame. The matched frame is transferred sequentially to the display queue that each matching thread has.

마지막 스레드는 디스플레이 스레드(Display thread)로서, 정합 영상을 디스플레이 큐로부터 순서대로 가져와 디스플레이 장치에 실시간으로 디스플레이 되도록 한다.The last thread is a display thread, which takes the registered images in order from the display queue and displays them on the display device in real time.

도 7은 본 발명에 따른 카메라 모듈들(111)과 임베디드 보드들(112)을 이용한 구현 시스템의 예를 나타낸다. 이와 같이 구현에 사용된 클라이언트 측의 카메라 모듈들(111)과 임베디드 보드들(112)의 사양 및 정합 영상 생성부(130)(예, PC)의 사양을 아래 [표 1]에 정리하였다. FIG. 7 shows an example of an implementation system using the camera modules 111 and the embedded boards 112 according to the present invention. The specifications of the client-side camera modules 111 and the embedded boards 112 used in the implementation and the specifications of the matching image generating unit 130 (e.g., PC) are summarized in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure 112016123200155-pat00004
Figure 112016123200155-pat00004

도 8은 도 7과 같이 구현된 시스템에서 정합 영상 생성부(130)(예, PC)가 생성하는 정합 영상의 시간에 따른 FPS(Frame per Sec., 초당 프레임 생성 수)를 나타내는 그래프이다. 8 is a graph showing FPS (Frame per Sec., Frame generation per second) according to time of a matching image generated by the matching image generating unit 130 (e.g., PC) in the system implemented as shown in FIG.

도 8에서, (a)는 임베디드 보드들(112)에서 영상 정합 없이 매 프레임마다 압축 동영상 파일을 전송하는 경우이고, (b)는 각 임베디드 보드(112)에서 도 4와 같이 2 영상씩 영상 정합하여 k 시간 동안의 압축 동영상 파일을 전송하는 경우이다. 단, 각 카메라 모듈(111)이 640*480해상도의 영상을 생성하고 정합 영상 생성부(130)(예, PC)에서 n=8의 정합 스레드(Render thread)를 이용하여 정합하는 경우를 나타낸다. 8, (a) shows a case where a compressed moving picture file is transmitted for each frame without performing image matching in the embedded boards 112, (b) shows a case in which each embedded board 112 performs image matching And transmits compressed video files for k hours. However, it is assumed that each camera module 111 generates an image having a resolution of 640 * 480 and the matching is performed using a matching thread of n = 8 in the matching image generating unit 130 (e.g., PC).

도 8과 같이, 임베디드 보드들(112)에서 영상 정합 없이 매 프레임마다 압축 동영상 파일을 전송하는 경우(a), 최소 1FPS, 최대 8FPS, 평균 5.92FPS 성능을 보였고, 각 임베디드 보드(112)에서 도 4와 같이 2 영상씩 영상 정합하여 k 시간 동안의 압축 동영상 파일을 전송하는 경우(b), 최소 4FPS부터 최대 9FPS, 평균 7.08 FPS로 나타났고, (b)의 경우 영상 정합에 소요되는 시간의 성능이 20% 향상되었음을 확인하였다.As shown in FIG. 8, when a compressed moving picture file is transmitted for each frame without performing image matching on the embedded boards 112, a performance of a minimum of 1 FPS, a maximum of 8 FPS, and an average of 5.92 FPS is shown. (B), when the compressed moving picture file is transmitted for k hours by image matching of two images as shown in FIG. 4 (b), the maximum is from 4 FPS to 9 FPS and the average is 7.08 FPS. Was improved by 20%.

아래 [표2]에는 도 7과 같이 구현된 시스템에서 임베디드 보드들(112)로부터의 입력 영상 해상도에 따른 정합 영상 생성부(130)(예, PC)에서의 평균 정합 시간과 정합된 출력 파노라마 영상의 해상도를 정리하였다. 평균 정합 시간은 단일 정합 스레드(Render thread)만을 이용할 경우 측정한 시간이다. 640*480 입력 영상을 사용했을 때가 1280*720 입력 영상의 경우보다 약 3.2배 빠르게 정합이 가능하지만, 37% 해상도가 떨어진다. 도 9는 [표2]에서 640*480 입력 영상(a)과 1280*720 입력 영상(b)에 대한 정합된 출력 파노라마 영상의 해상도를 비교한 예이다.[Table 2] shows the output panorama image matched with the average matching time in the matching image generating unit 130 (e.g., PC) according to the input image resolution from the embedded boards 112 in the system implemented as shown in FIG. The resolution of the system is summarized. The average matching time is the time measured using only a single Render thread. When using 640 * 480 input image, it is possible to match about 3.2 times faster than 1280 * 720 input image, but resolution is reduced by 37%. 9 is an example of comparing the resolution of a matched output panoramic image for a 640 * 480 input image (a) and a 1280 * 720 input image (b) in Table 2.

[표2][Table 2]

Figure 112016123200155-pat00005
Figure 112016123200155-pat00005

아래 [표3]에는 기존의 파노라마 정합 영상 방법들과 본 발명의 시스템에서의 시야각(viewing angle), 카메라수, 카메라의 FOV, 해상도, 실시간 정합 여부, FPS 등의 성능을 비교한 결과이다.Table 3 below shows the results of comparing the panorama matching methods of the present invention with the viewing angle, camera number, camera FOV, resolution, real-time matching, and FPS in the system of the present invention.

[표3] [Table 3]

Figure 112016123200155-pat00006
Figure 112016123200155-pat00006

기존에 휴대용 VR 촬영기기로 사용되고 있는 [6-8]의 경우, 실시간 정합이 불가능하다. 가장 우수한 정합 속도를 가진 [10]의 경우 6대의 카메라로 4K 해상도의 영상을 초당 30 프레임으로 정합 가능하다. 하지만, 고가의 카메라와 DSP(DigitalSignalProcessor)와 FPGA(Field-ProgrammableGateArray)와 같은 전문 장비를 사용한다는 단점이 있다. [17]은 3K해상도의 영상을 초당 1-2프레임으로 정합 가능하지만 다른 방법들에 비해 촬영 가능한 각도가 좁고 느린 정합 속도를 갖는다.[18]은 [10]과 마찬가지로 초당 30프레임으로 영상 정합이 가능하지만, 고해상도의 영상 제작이 불가능하다는 단점을 가진다. 본 발명의 시스템의 경우, 다수의 카메라를 이용하기 때문에 연산량이 많아 정합 속도 측면에서는 [10]과 [18]에 비해 다소 느리지만, 14대의 카메라로 6K의 고해상도 영상 정합이 가능하다. In the case of [6-8], which is used as a portable VR imaging device, real-time matching is impossible. In the case of [10] with the best matching speed, 6 cameras can match 4K resolution images at 30 frames per second. However, it has the disadvantage of using expensive cameras and specialized equipment such as DSP (Digital Signaling Processor) and FPGA (Field-ProgrammableGateArray). [17] is able to match images with 3K resolution at 1-2 frames per second, but has narrower and slower matching speeds than other methods. [18] is similar to [10] However, it has a drawback that it is impossible to produce a high-resolution image. In the system of the present invention, since a large number of cameras are used, the matching speed is slightly slower than in [10] and [18] in terms of the computation speed, but it is possible to match 6K of high resolution images with 14 cameras.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고화질 360도 영상 생성 시스템(100)에서는, 각각 두 대의 일반 화각 카메라 모듈에 대응된 다수의 임베디드 보드들(112)을 네트워크로 정합 영상 생성부(130)(예, PC)와 연결하고, 각 보드들이 전송하는 영상들을 정합 영상 생성부(130)(예, PC)에서 정합하여 파노라마 동영상을 생성하는 데 있어서, 정합 과정의 불필요한 작업 제거, 임베디드 보드에서 촬영 영상을 미리 정합하여 전송, 촬영 영상을 인코딩 된 동영상 파일 형태로 일정 시간 저장했다 전송하는 방식들을 사용하였다. 본 발명에 따른 고화질 360도 영상 생성 시스템(100)에서는 14개의 640*480 해상도의 입력 영상으로부터 초당 약 7프레임으로 360도 파노라마 동영상을 생성할 수 있다. As described above, in the high-definition 360-degree image generation system 100 according to the present invention, a plurality of embedded boards 112 corresponding to two general angle-of-view camera modules are connected to the network- And PC, and generates panoramic moving images by matching the images transmitted from the respective boards with the matching image generating unit 130 (e.g., a PC). In this case, unnecessary work in the matching process is eliminated, And transmitted and stored the captured images in the form of encoded video files for a certain period of time. The high quality 360 degree image generating system 100 according to the present invention can generate a 360 degree panorama image from about 14 frames of 640 * 480 resolution input image at about 7 frames per second.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the essential characteristics of the invention. Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all technical ideas which are equivalent to or equivalent to the claims of the present invention are included in the scope of the present invention .

카메라 모듈(111)
임베디드 보드(112)
영상 획득부(110)
네트워크(120)
정합 영상 생성부(130)
Camera module 111,
Embedded board 112
The image-
Network 120,
The matching image generating unit 130 generates a matching image,

Claims (8)

복수의 카메라 모듈;
각각이 상기 복수의 카메라 모듈 중 대응된 복수개의 해당 카메라 모듈들을 제어하는 복수의 임베디드 보드; 및
상기 복수의 임베디드 보드와 네트워크로 연결된 정합 영상 생성부를 포함하고,
상기 복수의 임베디드 보드 각각이 상기 대응된 복수개의 해당 카메라 모듈들로부터의 영상들을 일차적으로 정합하여 해당 압축 동영상 파일을 전송하고, 상기 정합 영상 생성부가 상기 복수의 임베디드 보드로부터 수신한 압축 동영상 파일들을 정합하며,
상기 복수의 카메라 모듈은 360도 촬영 가능하도록 소정의 간격으로 원형으로 배치되고, 상기 정합 영상 생성부가 실시간으로 고해상도의 360도 파노라마 영상을 제공하되,
일차적인 상기 정합에 의해 전송 데이터량을 줄이고, 상기 복수의 카메라 모듈은 고정되어 있어서 특징점 검출과 매칭 없이 미리 계산된 호모그래피 행렬을 이용하여 상기 복수의 임베디드 보드 각각에서의 영상 정합과 상기 정합 영상 생성부에서의 영상 정합이 이루어져 연산을 단순화한 것을 특징으로 하는 동영상 생성 시스템.
A plurality of camera modules;
A plurality of embedded boards each controlling a corresponding plurality of corresponding camera modules among the plurality of camera modules; And
And a matching image generator connected to the plurality of embedded boards through a network,
Wherein each of the plurality of embedded boards firstly matches images from the plurality of corresponding camera modules and transmits a corresponding compressed moving image file, and the registered image generating unit receives the compressed moving image files received from the plurality of embedded boards In addition,
Wherein the plurality of camera modules are arranged in a circle at predetermined intervals so as to be capable of shooting 360 degrees, and the matching image generating unit provides a high-resolution 360-degree panorama image in real time,
The plurality of camera modules are fixed so as to reduce the amount of data transferred by the primary matching, and the image matching on each of the plurality of embedded boards and the matching image generation using the homography matrix calculated in advance, And the image matching is performed in the image processing unit.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 복수의 임베디드 보드 각각은 상기 정합 영상 생성부에서의 정합 시간에 비례하도록 정해지는 시간 동안 압축 동영상 파일들을 메모리에 저장 후 해당 압축 동영상 파일들을 상기 정합 영상 생성부로 전송하는 것을 특징으로 하는 동영상 생성 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein each of the plurality of embedded boards stores the compressed moving picture files in a memory for a time determined to be proportional to the matching time in the matching image generating unit and transmits the compressed moving picture files to the matching picture generating unit. .
각각이 상기 복수의 카메라 모듈 중 대응된 복수개의 해당 카메라 모듈들을 제어하는 복수의 임베디드 보드 각각이 상기 대응된 복수개의 해당 카메라 모듈들로부터의 영상들을 일차적으로 정합하여 해당 압축 동영상 파일을 전송하는 단계; 및
상기 복수의 임베디드 보드와 네트워크로 연결된 정합 영상 생성부에서 상기 복수의 임베디드 보드로부터 수신한 압축 동영상 파일들을 정합하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 카메라 모듈은 360도 촬영 가능하도록 소정의 간격으로 원형으로 배치되고, 상기 정합 영상 생성부를 통해 실시간으로 고해상도의 360도 파노라마 영상을 제공하되,
일차적인 상기 정합에 의해 전송 데이터량을 줄이고, 상기 복수의 카메라 모듈은 고정되어 있어서 특징점 검출과 매칭 없이 미리 계산된 호모그래피 행렬을 이용하여 상기 복수의 임베디드 보드 각각에서의 영상 정합과 상기 정합 영상 생성부에서의 영상 정합이 이루어져 연산을 단순화한 것을 특징으로 하는 파노라마 동영상 생성 방법.
Each of a plurality of embedded boards, each of which controls a corresponding plurality of corresponding camera modules among the plurality of camera modules, firstly matches images from corresponding camera modules and transmits corresponding compressed video files; And
And matching the compressed moving image files received from the plurality of embedded boards in a matching image generating unit connected to the plurality of embedded boards via a network,
Wherein the plurality of camera modules are arranged in a circle at predetermined intervals so as to allow 360-degree photographing, and provide a high-resolution 360-degree panoramic image in real time through the registered image generating unit,
The plurality of camera modules are fixed so as to reduce the amount of data transferred by the primary matching, and the image matching on each of the plurality of embedded boards and the matching image generation using the homography matrix calculated in advance, Wherein the image matching is performed to simplify the calculation.
삭제delete 삭제delete 제5항에 있어서,
상기 복수의 임베디드 보드 각각은 상기 정합 영상 생성부에서의 정합 시간에 비례하도록 정해지는 시간 동안 압축 동영상 파일들을 메모리에 저장 후 해당 압축 동영상 파일들을 상기 정합 영상 생성부로 전송하는 것을 특징으로 하는 파노라마 동영상 생성 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein each of the plurality of embedded boards stores the compressed moving picture files in a memory for a time determined to be proportional to the matching time in the matching image generating unit and transmits the compressed moving picture files to the matching picture generating unit. Way.
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