KR101882421B1 - Apparatus and method for estimation disparity using visibility energy model - Google Patents

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    • H04N2013/0081Depth or disparity estimation from stereoscopic image signals

Abstract

가시성 에너지 모델에 기초한 변이 추정 장치 및 방법이 개시된다. 변이 추정 장치는 스테레오 이미지를 구성하는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 스테레오 매칭과 관련된 에너지를 계산하는 에너지 계산부; 상기 에너지를 이용하여 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간 변이(disparity)의 오류를 판단하기 위한 가시성 맵(Visibility Map)을 생성하는 맵 생성부; 상기 가시성 맵에서 가시성 에러가 존재하는 영역에 대해 에너지를 재계산하는 에너지 재계산부; 및 상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지의 최종적인 에너지를 이용하여 스테레오 이미지로부터 변이를 결정하는 변이 결정부를 포함할 수 있다.Disclosed is a variation estimation apparatus and method based on a visibility energy model. The variation estimation apparatus includes an energy calculation unit for calculating energy related to stereo matching of a left image and a right image constituting a stereo image; A map generator for generating a visibility map for determining a disparity error between the left image and the right image using the energy; An energy recomputing unit for recomputing energy for an area where a visibility error exists in the visibility map; And a variation determination unit for determining a variation from the stereo image using the final energy of the left image and the right image.

Description

가시성 에너지 모델을 이용한 변이 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATION DISPARITY USING VISIBILITY ENERGY MODEL}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATION DISPARITY USING VISIBILITY ENERGY MODEL [0002]

본 발명의 일실시예들은 변이 추정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 다이내믹 프로그램을 활용한 에너지 모델에 기초하여 스테레오 이미지에서 변이를 추정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a variation estimation apparatus and method, and more particularly, to an apparatus and method for estimating a variation in a stereo image based on an energy model using a dynamic program.

3차원 영상을 생성하기 위해서는 컬러 영상에서 깊이 정보를 복원하는 것이 필요하다. 특히, 스테레오 이미지와 같이 2개의 이미지(왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지)에서 깊이 정보를 복원하는 기술이 연구되고 있다. 깊이 정보를 복원하기 위해서는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간의 변이를 추출하는 것이 필요하다.In order to generate a three-dimensional image, it is necessary to restore depth information in a color image. In particular, techniques for restoring depth information in two images (a left image and a right image), such as a stereo image, are being studied. In order to restore the depth information, it is necessary to extract the variation between the left image and the right image.

종래의 경우, 이미지의 모든 영역에 대해 동일한 에너지 모델을 적용함으로써 폐색 영역에서는 변이를 추출하는 것이 어렵다. 왜냐하면, 폐색 영역은 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간에 매칭되는 영역이 존재하지 않기 때문이다.In the conventional case, it is difficult to extract the variation in the occlusion region by applying the same energy model to all regions of the image. This is because the occlusion region does not have a matching region between the left image and the right image.

따라서, 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간에 매칭 포인트가 존재하지 않는 폐색 영역에서도 보다 정확한 변이를 추출하는 것이 필요하다.Therefore, it is necessary to extract a more accurate variation even in the occlusion region where there is no matching point between the left image and the right image.

본 발명의 일실시예에 따른 변이 추정 장치는 스테레오 이미지를 구성하는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 스테레오 매칭과 관련된 에너지를 계산하는 에너지 계산부; 상기 에너지를 이용하여 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간 변이(disparity)의 오류를 판단하기 위한 가시성 맵(Visibility Map)을 생성하는 맵 생성부; 상기 가시성 맵에서 변이의 오류로 인해 가시성 에러가 존재하는 영역에 대해 에너지를 재계산하는 에너지 재계산부; 및 상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지의 최종적인 에너지를 이용하여 스테레오 이미지로부터 변이를 결정하는 변이 결정부를 포함할 수 있다.An apparatus for estimating a disparity according to an embodiment of the present invention includes an energy calculation unit for calculating energy related to stereo matching of a left image and a right image constituting a stereo image; A map generator for generating a visibility map for determining a disparity error between the left image and the right image using the energy; An energy recomputing unit for recomputing energy for an area where a visibility error exists due to an error of the variation in the visibility map; And a variation determination unit for determining a variation from the stereo image using the final energy of the left image and the right image.

본 발명의 다른 실시예에 따른 변이 추정 장치는 스테레오 이미지를 구성하는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 스테레오 매칭과 관련된 에너지를 병렬적으로 계산하는 에너지 계산부; 상기 에너지를 이용하여 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간 변이(disparity)의 오류를 판단하기 위한 가시성 맵(Visibility Map)을 생성하는 맵 생성부; 상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 가시성 맵에서 변이의 오류로 인해 가시성 에러가 존재하는 영역에 대해 에너지를 재계산하는 에너지 재계산부; 및 상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지의 최종적인 에너지를 이용하여 로컬 매칭을 수행하고, 로컬 매칭된 스테레오 이미지로부터 변이를 결정하는 변이 결정부를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a variation estimation apparatus comprising: an energy calculation unit for calculating in parallel energy associated with stereo matching of a left image and a right image constituting a stereo image; A map generator for generating a visibility map for determining a disparity error between the left image and the right image using the energy; An energy recalculation unit for recalculating energy for an area where a visibility error exists due to an error of a variation in the visibility map of each of the left image and the right image; And a variation determining unit that performs local matching using the final energy of the left image and the right image, and determines a variation from a locally matched stereo image.

본 발명의 일실시예에 따른 변이 추정 방법은 스테레오 이미지를 구성하는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 스테레오 매칭과 관련된 에너지를 계산하는 단계; 상기 에너지를 이용하여 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간 변이(disparity)의 오류를 판단하기 위한 가시성 맵(Visibility Map)을 생성하는 단계; 상기 가시성 맵에서 변이의 오류로 인해 가시성 에러가 존재하는 영역에 대해 에너지를 재계산하는 단계; 및 상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지의 최종적인 에너지를 이용하여 스테레오 이미지로부터 변이를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a variation estimation method, comprising: calculating energy related to stereo matching of a left image and a right image constituting a stereo image; Generating a visibility map for determining a disparity error between the left image and the right image using the energy; Recalculating energy for an area in which there is a visibility error due to an error in the variation in the visibility map; And determining the variation from the stereo image using the final energy of the left image and the right image.

본 발명의 다른 실시예에 따른 변이 추정 방법은 스테레오 이미지를 구성하는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 스테레오 매칭과 관련된 에너지를 병렬적으로 계산하는 단계; 상기 에너지를 이용하여 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간 변이(disparity)의 오류를 판단하기 위한 가시성 맵(Visibility Map)을 생성하는 단계; 상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 가시성 맵에서 변이의 오류로 인해 가시성 에러가 존재하는 영역에 대해 에너지를 재계산하는 단계; 상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지의 최종적인 에너지를 이용하여 로컬 매칭을 수행하고, 로컬 매칭된 스테레오 이미지로부터 변이(disparity)를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a variation estimation method, comprising: parallelly calculating energy related to stereo matching of a left image and a right image constituting a stereo image; Generating a visibility map for determining a disparity error between the left image and the right image using the energy; Recalculating energy for an area in which there is a visibility error due to an error in the variation in the visibility map of each of the left image and the right image; Performing local matching using the final energy of the left and right images, and determining disparity from a locally matched stereo image.

본 발명의 일실시예에 따르면, 가시성 에러를 발생시키는 영역에 대해 새로운 에너지 모델을 구성하고, 가시성 에러가 발생하는 폐색 영역에서는 에너지 모델의 매칭 비용보다 스무딩 비용에 우선적으로 적용하여 폐색 영역에 대해 보다 정확하게 변이를 추출할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a new energy model is constructed for a region generating a visibility error, and a smoothing cost is preferentially applied to a smoothing cost rather than a matching cost of an energy model in a occlusion region where a visibility error occurs, The variation can be extracted accurately.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 변이 추정 장치를 도시한 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스테레오 매칭을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다이내믹 프로그래밍을 이용하여 추정된 변이맵을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 변이 추정 장치의 에너지 계산부를 구체화한 블록 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 포워드 방향으로 에너지를 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 포워드 방향과 백워드 방향을 동시에 고려하여 에너지를 계산하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 맵 생성부를 구체화한 블록 다이어그램이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 도 7의 맵 결정부를 구체화한 블록 다이어그램이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 에너지 재계산부를 구체화한 블록 다이어그램이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 포워드 방향의 에너지를 이용하여 도출된 변이 맵을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 백워드 방향의 에너지를 이용하여 도출된 변이 맵을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 포워드 방향과 백워드 방향을 동시에 고려한 변이 맵과 다이내믹 프로그래밍의 최적화 방식을 이용한 변이 맵을 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 가시성 맵의 유효한 영역과 무효한 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 다이내믹 프로그래밍의 에너지를 이용한 로컬 매칭을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 변이 추정 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 로컬 매칭을 활용한 변이 추정 방법을 도시한 플로우차트이다.
1 is a block diagram illustrating a variation estimation apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining stereo matching according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a variation map estimated using dynamic programming according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating an energy calculation unit of the variation estimation apparatus of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining a process of calculating energy in a forward direction according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a process of calculating energy by simultaneously considering a forward direction and a backward direction according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram illustrating the map generator of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram illustrating the map determination unit of FIG. 7 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram illustrating an energy recalculation unit of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram showing a variation map derived using energy in a forward direction according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram showing a variation map derived using energy in the backward direction according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a view illustrating a transition map using a forward direction and a backward direction simultaneously according to an embodiment of the present invention and a transition map using an optimization method of dynamic programming.
13 is a diagram for explaining a valid region and an invalid region of a visibility map according to an embodiment of the present invention.
14 is a view for explaining local matching using energy of dynamic programming according to an embodiment of the present invention.
15 is a flowchart illustrating a variation estimation method according to an embodiment of the present invention.
16 is a flowchart illustrating a variation estimation method using local matching according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 변이 추정 장치를 도시한 블록 다이어그램이다.1 is a block diagram illustrating a variation estimation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 변이 추정 장치(100)는 에너지 계산부(101), 맵 생성부(102), 에너지 재계산부(103) 및 변이 결정부(104)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 변이 추정 장치(100)는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간 변이(disparity)의 오류를 판단하기 위한 가시성(Visibility)를 이용하여 보다 정확한 깊이(Depth)를 복원할 수 있다. 특히, 변이 추정 장치(100)는 폐색 영역(Occlusion) 및 변이 추정 에러 영역과 같이 가시성 에러가 발생하는 영역에 대해 매칭 비용(matching cost)보다 스무딩 비용(smoothness cost)에 우선적으로 적용함으로써 에너지 모델에 기초하여 보다 정밀하게 변이를 추정할 수 있다. 이 때, 변이 추정 장치(100)는 다이내믹 프로그래밍(Dynamic Programing)에 기초한 에너지 모델링 방법을 활용할 수 있다.1, the variation estimation apparatus 100 may include an energy calculation unit 101, a map generation unit 102, an energy recalculation unit 103, and a variation determination unit 104. [ The variation estimation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention can restore a more accurate depth by using visibility for determining an error of a disparity between a left image and a right image. In particular, the variation estimator 100 preferentially applies a smoothing cost over the matching cost to the area where the visibility error occurs, such as occlusion and variation estimation error areas, It is possible to estimate the variation more precisely on the basis of the difference. At this time, the variation estimation apparatus 100 can utilize an energy modeling method based on dynamic programming.

에너지 계산부(101)는 스테레오 이미지를 구성하는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 에너지를 계산할 수 있다. 에너지 계산부(101)에 대해서는 도 4에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 여기서, 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지는 컬러 이미지이고, 에너지는 스테레오 매칭과 관련된다.The energy calculation unit 101 may calculate the energy of each of the left image and the right image constituting the stereo image. The energy calculation unit 101 will be described in more detail with reference to FIG. Here, the left image and the right image are color images, and energy is related to stereo matching.

맵 생성부(102)는 에너지를 이용하여 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간 변이(disparity)의 오류를 판단하기 위한 가시성 맵(Visibility Map)을 생성할 수 있다. 맵 생성부(102)에 대해서는 도 7 내지 도 8에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.The map generating unit 102 may generate a visibility map for determining an error of disparity between the left image and the right image using energy. The map generating unit 102 will be described in more detail with reference to FIGS. 7 to 8. FIG.

에너지 재계산부(103)는 가시성 맵에서 변이의 오류로 인해 가시성 에러가 존재하는 영역에 대해 에너지를 재계산할 수 있다. 에너지 재계산부(103)에 대해서는 도 9에서 구체적으로 설명하기로 한다. 이 때, 가시성 에러가 존재하지 않는 영역에 대해서는 에너지가 재계산되지 않는다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 가시성 에러가 존재하는 폐색 영역에서는 새로운 에너지 모델을 제시하며, 매칭 비용보다 스무딩 비용을 우선적으로 적용함으로써 폐색 영역에 대해 보다 정확하게 변이를 추정할 수 있다.The energy recalculation unit 103 can recalculate the energy for the region where the visibility error exists due to the error of the variation in the visibility map. The energy recalculation unit 103 will be described in detail with reference to FIG. At this time, the energy is not recomputed for the area where no visibility error exists. According to an embodiment of the present invention, a new energy model is presented in the occlusion region where the visibility error exists, and the smoothing cost is more preferentially applied than the matching cost, so that the variation can be more accurately estimated for the occlusion region.

변이 결정부(104)는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지의 최종적인 에너지를 이용하여 스테레오 이미지로부터 변이(disparity)를 결정할 수 있다. 여기서, 최종적인 에너지는 에너지 계산부(101)를 통해 도출된 에너지 또는 에너지 재계산부(103)를 통해 도출된 에너지를 의미한다.The disparity determining unit 104 can determine the disparity from the stereo image using the final energy of the left image and the right image. Here, the final energy means the energy derived through the energy calculation unit 101 or the energy derived through the energy recollection unit 103.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스테레오 매칭을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining stereo matching according to an embodiment of the present invention.

스테레오 매칭은 다시점의 컬러 영상으로 깊이 영상을 복원하는 것을 의미한다. 스테레오 매칭은 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지로부터 깊이 영상을 복원하는 것이며, 다시점 이미지로부터 깊이 영상을 복원하는 것까지 확장되고 있다.Stereo matching means reconstructing the depth image with the color image of the multi-viewpoint. Stereo matching restores the depth image from the left and right images and extends to restoring the depth image from the multi-view image.

스테레오 매칭을 통해 깊이 영상을 복원하는 방법은 다음과 같다. 구체적으로, 서로 다른 시점의 이미지인 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지를 이용하여 동일한 3차원 포인트가 다시점 이미지에서 얼마만큼 떨어져 있는지를 매칭 포인트(matching point)를 찾음으로써 변이가 결정될 수 있다. 그러면, 결정된 변이를 이용하여 3차원 포인트의 깊이를 추정할 수 있다.A method of reconstructing a depth image through stereo matching is as follows. Specifically, the mutation can be determined by finding a matching point in which the same three-dimensional point is separated from the multi-point image using the left image and the right image, which are images at different points in time. Then, the depth of the three-dimensional point can be estimated using the determined variation.

도 2를 참고하면, 스테레오 매칭은 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지와 같이 다른 시점의 이미지에서 동일한 3차원 포인트를 찾고, 왼쪽 이미지에 위치한 3차원 포인트와 오른쪽 이미지에 위치한 3차원 포인트 간의 거리인 변이를 추정할 수 있다.Referring to FIG. 2, stereo matching is performed by finding the same three-dimensional point in an image at another point of time, such as a left image and a right image, and estimating a variation, which is a distance between a three-dimensional point located in the left image and a three- .

스테레오 매칭을 통해 3차원 정보를 획득하는 방식은 글로벌 방식과 로컬 방식이 있다. 글로벌 방식은 이미지의 모든 픽셀을 노드로 설정하고, 각각의 노드에서 4개의 이웃 픽셀이 존재하는 영역을 가정한다. 그러면, 글로벌 방식은 4개의 이웃 픽셀이 존재하는 영역에서 최적의 변이를 찾는다. 로컬 방식은 이미지 전체를 고려하지 않고 이미지의 로컬 영역에서 가장 매칭이 잘되는 변이를 추출하는 것이다.There are global and local methods of acquiring three-dimensional information through stereo matching. The global method sets all the pixels of the image as nodes, and assumes that there are four neighboring pixels in each node. Then, the global scheme finds the optimal variation in the region where there are four neighboring pixels. The local method extracts the best-matching variation in the local region of the image without considering the entire image.

<에너지 계산(Energy Calculation)><Energy Calculation>

글로벌 방식을 이용하여 스테레오 매칭을 수행하기 위해서는 에너지를 계산할 필요가 있다. 에너지는 각각의 픽셀에 가능한 변이가 할당되었을 때의 비용(cost)으로 설명된다. 구체적으로, 가로 픽셀수 w와 세로 픽셀수 h 및 가능한 변이 개수 d의 스테레오 이미지가 입력될 때, w*h*d에 대응하는 비용이 도출가능한 솔루션(solution)의 경우의 수가 된다. 글로벌 방식에 따르면, 이러한 솔루션 중에서 가장 작은 값에 대응하는 변이가 추정될 수 있다. 즉, w*h*d에 대응하는 모든 경우의 수를 계산하지 않고, 가장 작은 값을 선택하는 기법이 글로벌 방식에 기초한 최적화 방법이다.In order to perform stereo matching using the global method, energy needs to be calculated. The energy is described by the cost when a possible variation is assigned to each pixel. Specifically, when the number of horizontal pixels w, the number of vertical pixels h, and the number of possible variations d are input, a cost corresponding to w * h * d is obtained in the case of a solution capable of being derived. According to the global approach, a variance corresponding to the smallest value among these solutions can be estimated. That is, the technique of selecting the smallest value without calculating the number of all cases corresponding to w * h * d is an optimization method based on the global method.

이미지 전체를 동시에 최적화시키기 위해서는 인접 픽셀뿐만 아니라 떨어진 픽셀까지 고려되어야 한다. 그러나, 앞서 설명하였듯이 4개의 이웃 픽셀이 존재하는 영역의 에너지를 정의하면, 하기 수학식 1과 같이 에너지가 계산될 수 있다.In order to optimize the entire image at the same time, not only adjacent pixels but also distant pixels must be considered. However, as described above, when the energy of the region in which the four neighboring pixels exist is defined, the energy can be calculated as shown in Equation 1 below.

Figure 112012024946349-pat00001
Figure 112012024946349-pat00001

수학식 1은 스테레오 매칭을 위한 글로벌 에너지 모델을 의미한다. 수학식 1에서, E(d)는 글로벌 에너지로서, 특정 픽셀과 관련된 에너지

Figure 112012024946349-pat00002
와 특정 픽셀의 주변에 위치한 이웃 픽셀과 관련된 에너지
Figure 112012024946349-pat00003
를 이용하여 결정된다. 구체적으로,
Figure 112012024946349-pat00004
는 왼쪽 이미지에서의 특정 픽셀과 오른쪽 이미지에서의 특정 픽셀 간의 컬러 차이 또는 변이 차이로 결정된다. 그리고,
Figure 112012024946349-pat00005
는 왼쪽 이미지에서 특정 픽셀의 주변에 위치한 이웃 픽셀들과 오른쪽 이미지에서 특정 픽셀의 주변에 위치한 이웃 픽셀들 간의 컬러 또는 변이 차이로 결정된다. 여기서, d는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간의 변이를 의미한다. 이러한 글로벌 에너지는 절대값 차이(absolute difference), 합계 절대값 차이(sum absolute difference)로 결정될 수 있다. 수학식 1에서,
Figure 112012024946349-pat00006
는 특정 픽셀에 인접한 이웃 픽셀들은 유사한 변이를 가져야 하는 것을 의미한다.Equation (1) means a global energy model for stereo matching. In Equation (1), E (d) is global energy, the energy associated with a particular pixel
Figure 112012024946349-pat00002
And the energy associated with neighboring pixels located around a particular pixel
Figure 112012024946349-pat00003
. Specifically,
Figure 112012024946349-pat00004
Is determined by the color difference or the difference between the specific pixel in the left image and the specific pixel in the right image. And,
Figure 112012024946349-pat00005
Is determined by the difference in color or difference between neighboring pixels located around the specific pixel in the left image and neighboring pixels located around the specific pixel in the right image. Here, d represents the variation between the left image and the right image. This global energy can be determined by an absolute difference, a sum absolute difference. In Equation (1)
Figure 112012024946349-pat00006
Means that neighboring pixels adjacent to a particular pixel should have similar variations.

<다이내믹 프로그래밍(Dynamic Programing)><Dynamic Programming>

다이내믹 프로그래밍의 최적화 방식은 모든 변수들을 동시에 처리하지 않고, 각각을 순차적인 서브 문제(sub problem)를 만들어 그 서브 문제를 최소화하는 최적값을 찾는 것이다.The optimization method of dynamic programming is to find an optimal value that minimizes the sub-problem by creating a sequential sub-problem without processing all the variables simultaneously.

Figure 112012024946349-pat00007
Figure 112012024946349-pat00007

수학식 2-(1)은 다이내믹 프로그램을 이용하여 에너지를 최소화하는 방법을 나타낸다. 변수

Figure 112012024946349-pat00008
들의 분포를 나타내는 에너지
Figure 112012024946349-pat00009
의 최소값을 찾기 위해서는 아무런 풀이(solver)가 없는 경우, 모든 변수들
Figure 112012024946349-pat00010
가 만들 수 있는 모든 에너지를 계산한 후에 가장 작은 값이 선택되어야 한다.Equation 2- (1) shows a method of minimizing energy using a dynamic program. variable
Figure 112012024946349-pat00008
Energy representing the distribution of
Figure 112012024946349-pat00009
If there is no solver to find the minimum of all variables,
Figure 112012024946349-pat00010
The smallest value should be selected after all the energy that can be produced is calculated.

이러한 방법은 변수와 변수가 갖을 수 있는 범위에 따라 계산량이 기하급수적으로 많아진다. 이러한 문제를 해결하기 위해 글로벌 방식에서의 다이내믹 프로그래밍은 모든 값을 대입하여 에너지를 최소화하는 값을 찾지 않는다. 구체적을, 다이내믹 프로그래밍은 수학식 2-(1)처럼 모든 변수의 에너지를 각각의 에너지로 처리하는 것이 하니라, 수학식 2-(2)과 같은 서브 문제를 푼다.This method exponentially increases the amount of computation depending on the range of variables and variables. To solve this problem, dynamic programming in a global way does not find a value that minimizes energy by substituting all values. Specifically, the dynamic programming solves the sub-problem as shown in Equation 2- (2) since the energy of all the variables is treated as each energy as in Equation 2- (1).

수학식 2-(2)는 순차적으로 이루어지는 서브 문제의 최소값과 최소값을 만드는 전의 변수들

Figure 112012024946349-pat00011
의 에너지값을 저장하는 단계를 나타낸다. 마지막으로 수학식 2-(3)과 같이 각각의 단계를 최소화하는 변수로 수학식 2-(2)의 서브 문제의 최소값을 추적해 나가면, 수학식 2-(1)의
Figure 112012024946349-pat00012
를 최소화 시킬 수 있는 글로벌 최적화 결과가 도출될 수 있다.Equation 2- (2) shows the variables before making the minimum value and the minimum value of the sub-
Figure 112012024946349-pat00011
And the energy value of the energy stored in the memory is stored. Finally, if the minimum value of the sub-problem of Equation 2- (2) is traced as a parameter minimizing each step as shown in Equation 2- (3), then Equation 2- (1)
Figure 112012024946349-pat00012
Can be obtained.

<다이내믹 프로그래밍을 이용한 스테레오 매칭><Stereo matching using dynamic programming>

수학식 2를 수학식 1에 적용하면 하기 수학식 3과 같다.Equation (2) is applied to Equation (1).

Figure 112012024946349-pat00013
Figure 112012024946349-pat00013

수학식 3에서 P(x,y)는 특정 픽셀을 의미하고, P(x-1, y)는 특정 픽셀에서 변이 di만큼 떨어진 이웃 픽셀을 의미한다. di는 특정 픽셀과 이웃 픽셀 간의 변이로서 최대값은 d가 된다. 이미지에 포함된 각각의 픽셀이 수학식 2의 변수가 되고, 변수는 변이 범위(Disparoty Range) 내에서 어떤 값이든 가질 수 있다. 스테레오 매칭의 서브 문제에서는 특정 픽셀 p(x)와 이전에 위치한 이웃 픽셀 p(x-1)의 변수를 에너지 함수인 수학식 2-(3)를 최소화 시킬 수 있는 픽셀 p(x-1)의 변이와 에너지를 구할 수 있다. 이러한 방법으로 수학식 2-(3)를 이용하여 이미지의 처음 픽셀부터 마지막 픽셀까지의 모든 픽셀들에 대해 각각의 변이와 에너지를 결정함으로써 이미지 전체를 최소화시키는 각각의 픽셀의 변이가 도출될 수 있다.In Equation (3), P (x, y) denotes a specific pixel, and P (x-1, y) denotes a neighboring pixel which is diagonally di away from a specific pixel. di is a variation between a specific pixel and a neighboring pixel, and the maximum value is d. Each pixel included in the image is a variable of Equation (2), and a variable can have any value within a Disparity Range. In the sub-problem of stereo matching, the variable of the pixel p (x) and the neighboring pixel p (x-1) located before is used as the energy function of the pixel p (x-1) Variations and energy can be saved. In this way, by using Equation 2- (3), the variation of each pixel that minimizes the entire image can be derived by determining each transition and energy for all the pixels from the first pixel to the last pixel of the image .

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 다이내믹 프로그래밍을 이용하여 추정된 변이맵을 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a variation map estimated using dynamic programming according to an embodiment of the present invention.

앞서 설명한 다이내믹 프로그래밍을 이용하면 글로벌 방식을 단순화할 수 있지만, 다이내믹 프로그래밍은 이미지 전체를 순차적인 서브 문제로 나눌 때 이웃 픽셀은 하나만 존재해야 한다.The dynamic programming described above can simplify the global approach, but dynamic programming requires that only one neighbor pixel exists when dividing the entire image into sequential subproblems.

그러면, 다이내믹 프로그래밍을 스테레오 매칭에 적용시키기 위해서는 매칭을 스캔 라인 단위로 실행시킬 필요가 있다. 이러한 스캔 라인 단위의 스테레오 매칭에 의하면, 도 3과 같이 아티팩트가 발생하는 변이 맵이 도출될 수 있다.Then, in order to apply dynamic programming to stereo matching, it is necessary to perform matching on a scan line basis. According to the stereo matching in units of scan lines, a variation map in which an artifact occurs as shown in Fig. 3 can be derived.

이를 위해, 본 발명의 일실시예에 따르면, 다이내믹 프로그래밍을 적용하면서도 아티팩트를 제거할 수 있는 방안을 제공한다.To this end, according to an embodiment of the present invention, there is provided a method for removing artifacts while applying dynamic programming.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 변이 추정 장치의 에너지 계산부를 구체화한 블록 다이어그램이다.FIG. 4 is a block diagram illustrating an energy calculation unit of the variation estimation apparatus of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 에너지 계산부(101)는, 제2 에너지 계산부(402) 및 에너지 병합부(403)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, the energy calculation unit 101 may include a second energy calculation unit 402 and an energy merging unit 403.

제1 에너지 계산부(401)는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각에 대해 포워드 방향의 에너지를 계산할 수 있다. 제2 에너지 계산부(402)는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각에 대해 백워드 방향의 에너지를 계산할 수 있다. 이 때, 제1 에너지 계산부(401)와 제2 에너지 계산부(402)는 상기 수학식 3을 이용하여 에너지를 계산할 수 있다. 이 때, 제1 계산부(401)는 도 5와 같이 포워드 방향으로 에너지를 계산할 수 있으며, 제2 계산부(402)는 도 5와 동일한 방식에 따라 백워드 방향으로 에너지를 계산할 수 있다. 앞서 설명하였듯이, 에너지는 스테레오 매칭과 관련되며, 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지에 존재하는 픽셀들 간의 변이 또는 컬러 차이로 결정된다.The first energy calculation unit 401 can calculate the energy in the forward direction for each of the left image and the right image. The second energy calculation unit 402 may calculate energy in the backward direction for each of the left image and the right image. In this case, the first energy calculation unit 401 and the second energy calculation unit 402 may calculate the energy using Equation (3). In this case, the first calculation unit 401 may calculate the energy in the forward direction as shown in FIG. 5, and the second calculation unit 402 may calculate the energy in the backward direction in the same manner as FIG. As described above, energy is related to stereo matching and is determined by the difference or color difference between the pixels present in the left image and the right image.

에너지 병합부(403)는 포워드 방향의 에너지와 백워드 방향의 에너지를 병합할 수 있다. 에너지 병합부(403)는 도 6과 같이 가로 라인의 다이내믹 프로그래밍으로 에너지를 구할 수 있다. 이 때, 최종적으로 병합된 에너지는 하기 수학식 4로 계산될 수 있다.The energy merging unit 403 can combine the energy in the forward direction and the energy in the backward direction. The energy merging unit 403 can obtain energy by dynamic programming of the horizontal line as shown in FIG. At this time, the finally merged energy can be calculated by the following equation (4).

Figure 112012024946349-pat00014
Figure 112012024946349-pat00014

수학식 4에서, E(p(x,y), d)는 특정 픽셀 p(x,y)과 특정 픽셀 p(x,y)의 변이 d에 기초한 에너지를 의미한다. 그리고, Ef(p(x,y), d)는 특정 픽셀 p(x,y)에 대해 특정 픽셀 p(x,y)과 이웃 픽셀 p(x-1, y)에 기초한 포워드 방향의 에너지를 의미하고, Eb(p(x,y), d)는 특정 픽셀 p(x,y)에 대해 특정 픽셀 p(x,y)과 이웃 픽셀 p(x+1, y)에 기초한 백워드 방향의 에너지를 의미한다. di는 특정 픽셀과 이웃 픽셀 간의 변이로서 최대값은 d가 된다.In Equation (4), E (p (x, y), d) means energy based on a variation d of a specific pixel p (x, y) and a specific pixel p And, E f (p (x, y), d) the particular pixel p (x, y) given pixel p (x, y) and neighboring pixels p (x-1, y) the energy of a forward direction based on the meaning, E b of (p (x, y), d) is based on a certain pixel p (x, y) given pixel p (x, y) and neighboring pixels p (x + 1, y) for the backward Direction energy. d i is a variation between a specific pixel and a neighboring pixel, and the maximum value is d.

이미지에 포함된 각각의 픽셀 p(x,y)은 변이 범위 d만큼 변동 가능한 변수 di가 포함되어 있고, 변수 di에는 수학식 3에 따라 도출된 최소 에너지가 할당될 수 있다. 여기서, 수학식 2-(2)를 이용하지 않는다면,

Figure 112012024946349-pat00015
를 만족시키는 d값이
Figure 112012024946349-pat00016
변수의 변이가 된다.Each pixel p (x, y) included in the image includes a variable di that can be varied by the variation range d, and the variable d i can be assigned the minimum energy derived according to Equation (3). Here, if Equation 2- (2) is not used,
Figure 112012024946349-pat00015
&Lt; / RTI &gt;
Figure 112012024946349-pat00016
Variation of the variable.

수학식 3은 한쪽 방향의 에너지 비용만 계산하는데, 이 경우 변이가 급격히 변하는 영역에서 Smoothness term에 의한 에러가 발생할 수 있다. 여기서, 에러는 도 10과 도 11의 원모양의 영역을 의미한다. 이를 위해, 본 발명의 일실시예에 따르면, 수학식 4와 같이 특정 픽셀에 대해 포워드 방향의 에너지와 백워드 방향의 에너지가 병합된 결과가 다이내믹 프로그래밍(Dynamic Programing)의 에너지 비용(Energy cost)으로 활용될 수 있다. 여기서, 도 10은 포워드 방향에 따라 도출된 변이를 나타내고, 도 11은 백워드 방향에 따라 도출된 변이를 나타낸다. 도 12는 다이내믹 프로그래밍의 최적화로 구한 변이 맵(Disparity Map)과 포워드 방향의 에너지 및 백워드 방향의 에너지 합인 수학식 4로 도출된 변이를 나타낸다. 즉, 도 12를 참고하면, 도 10과 도 11에서 나타나던 에러인 아티팩트(artifact)가 발생하지 않는 것을 알 수 있다.In Equation (3), only the energy cost in one direction is calculated. In this case, an error due to the smoothness term may occur in a region where the variation suddenly changes. Here, the error means a circular area in Figs. 10 and 11. For this, according to an embodiment of the present invention, as a result of merging the energy in the forward direction and the energy in the backward direction for a specific pixel as shown in Equation (4), the result of the energy cost of the dynamic programming Can be utilized. Here, FIG. 10 shows the variation derived in the forward direction, and FIG. 11 shows the variation derived according to the backward direction. 12 shows a variation derived from the Disparity Map obtained by the optimization of dynamic programming, and the energy in the forward direction and the energy sum in the backward direction, which are derived from Equation (4). That is, referring to FIG. 12, it can be seen that artifacts, which are errors shown in FIGS. 10 and 11, do not occur.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 맵 생성부를 구체화한 블록 다이어그램이다.FIG. 7 is a block diagram illustrating the map generator of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.

스테레오 매칭에서 글로벌 에너지를 구한 후에 가시성 에러가 발생하는 영역의 에너지를 다시 계산하기 위해서 에러가 발생하는 영역을 명시할 필요가 있다. 에러가 발생하지 않는 영역의 에너지는 최적화된 것이므로 그대로 사용된다. 가시성 맵에서의 에러를 도출하기 위해서는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지의 초기 변이를 계산할 필요가 있다. 그 후에 가시성 체크를 통해 에러가 발생하는 영역을 식별할 수 있다. 가시성 맵은 변이의 오류를 판단하기 위해 활용된다. 폐색 영역으로 인해 변이의 오류가 발생하면, 가시성 에러가 존재한다고 판단된다. 이 때, 변이의 오류는 온(ON)/오프(OFF)로 구분될 수 있다.After obtaining the global energy in stereo matching, it is necessary to specify the area where the error occurs in order to recalculate the energy of the area where the visibility error occurs. The energy of the area in which no error occurs is used as it is because it is optimized. In order to derive an error in the visibility map, it is necessary to calculate the initial variation of the left and right images. After that, visibility check can identify the area where the error occurs. The visibility map is used to determine the error of the variation. If an error in the variation occurs due to the occlusion region, it is determined that there is a visibility error. At this time, the error of the variation can be divided into ON / OFF.

도 7을 참고하면, 맵 생성부(102)는 초기 변이 계산부(701) 및 맵 결정부(702)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, the map generator 102 may include an initial variation calculator 701 and a map determiner 702.

초기 변이 계산부(701)는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지의 에너지를 이용하여 상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 초기 변이를 계산할 수 있다. 구체적으로, 초기 변이 계산부(701)는

Figure 112012024946349-pat00017
을 이용하여 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 초기 변이를 계산할 수 있다.The initial variation calculation unit 701 can calculate the initial variation of the left image and the right image using the energy of the left image and the energy of the right image. Specifically, the initial variation calculator 701 calculates
Figure 112012024946349-pat00017
Can be used to calculate the initial variation of each of the left and right images.

맵 결정부(702)는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 초기 변이를 이용하여 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 가시성 맵을 결정할 수 있다. 맵 결정부(702)에 대해서는 도 8에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.The map determining unit 702 can determine the visibility map of each of the left image and the right image using the initial variation of the left image and the right image, respectively. The map determining unit 702 will be described in more detail with reference to FIG.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 도 7의 맵 결정부를 구체화한 블록 다이어그램이다.FIG. 8 is a block diagram illustrating the map determination unit of FIG. 7 according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참고하면, 맵 결정부(702)는 제1 맵 결정부(801) 및 제2 맵 결정부(802)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, the map determination unit 702 may include a first map determination unit 801 and a second map determination unit 802.

제1 맵 결정부(801)는 오른쪽 이미지의 초기 변이를 이용하여 왼쪽 이미지에 대한 가시성 맵을 결정할 수 있다. 반대로, 제2 맵 결정부(802)는 왼쪽 이미지의 초기 변이를 이용하여 오른쪽 이미지에 대한 가시성 맵을 결정할 수 있다. 일례로, 제1 맵 결정부(801)와 제2 맵 결정부(802)는 하기 수학식 6에 따라 가시성 맵을 결정할 수 있다.The first map determination unit 801 can determine the visibility map for the left image using the initial variation of the right image. Conversely, the second map determination unit 802 may determine the visibility map for the right image using the initial variation of the left image. For example, the first map determining unit 801 and the second map determining unit 802 can determine the visibility map according to Equation (6).

Figure 112012024946349-pat00018
Figure 112012024946349-pat00018

수학식 6에서

Figure 112012024946349-pat00019
은 왼쪽 이미지에서의 변이를 나타내고,
Figure 112012024946349-pat00020
은 오른쪽 이미지에서의 변이를 나타낸다. 수학식 6에서, (1)은 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지가 서로 매칭되는 영역을 나타내고, (2)는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지가 서로 매칭되지 않는 영역인 폐색 영역(occlusion area)을 의미한다. In Equation (6)
Figure 112012024946349-pat00019
Represents the variation in the left image,
Figure 112012024946349-pat00020
Represents the variation in the right image. In Equation (6), (1) represents an area where the left image and the right image match each other, and (2) represents an occlusion area, which is an area where the left image and the right image do not match with each other.

즉, 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지가 매칭되는 경우, 수학식 6의 (1)과 같이 왼쪽 이미지에서 제1 픽셀의 변이와 상기 변이만큼 이동한 위치에 대응하는 오른쪽 이미지에서 제2 픽셀의 변이는 같아야 한다. 그리고, 왼쪽 이미지의 폐색되지 않는 영역(Disocclusion Area)은 오른쪽 이미지에서 전경에 의해 가려진 영역이다. 그러므로, 왼쪽 이미지의 폐색되지 않은 영역의 변이만큼 이동한 위치에 대응하는 픽셀을 오른쪽 이미지에서 찾는 경우, 수학식 6의 (2)와 같이 오른쪽 이미지에서의 변이가 왼쪽 이미지에서의 변이보다 더 커야한다.That is, when the left image and the right image are matched, the variation of the first pixel in the left image and the variation of the second pixel in the right image corresponding to the position shifted by the variation should be the same as in (1) of Equation 6 . And the Disocclusion Area of the left image is the area obscured by the foreground in the right image. Therefore, when a pixel corresponding to a position shifted by a variation of an unobstructed region of the left image is sought in the right image, the variation in the right image should be larger than the variation in the left image as shown in Equation 6 (2) .

그러나, 수학식 6의 (2)와 다르게 왼쪽 이미지에서의 변이가 더 큰 경우 오른쪽 이미지에서 보야야 할 부분이지만 실제로 오른쪽 이미지에서 보이지 않으므로, 가시성 에러가 발생한 영역이라고 할 수 있다. 이 때, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 가시성 맵의 유효한 영역(에러가 발생하지 않는 영역)과 무효한 영역(에러가 발생하는 영역)을 나타낸다. 앞서 설명하였듯이, 가시성 맵은 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지와 관련하여 변이의 오류를 판단하기 위해 활용된다.However, if the variation in the left image is larger than that in Equation 6 (2), it is a portion to be seen in the right image, but is not actually seen in the right image. At this time, FIG. 13 shows a valid area (area where no error occurs) and an invalid area (area where an error occurs) of the visibility map according to an embodiment of the present invention. As described above, the visibility map is utilized to determine the error of the variation with respect to the left image and the right image.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 에너지 재계산부를 구체화한 블록 다이어그램이다.FIG. 9 is a block diagram illustrating an energy recalculation unit of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참고하면, 에너지 재계산부(103)는 확산 방향 결정부(901) 및 에너지 확산부(902)를 포함할 수 있다. 에너지 재계산부(103)는 가시성 맵에서 가시성 에러가 발생한 영역(VER: Visibility Error Region(VER))의 에너지를 재계산할 수 있다.Referring to FIG. 9, the energy recalculation unit 103 may include a diffusion direction determination unit 901 and an energy diffusion unit 902. The energy recalculation unit 103 can recalculate the energy of the area (VER: Visibility Error Region (VER)) where the visibility error occurs in the visibility map.

에너지 재계산부(103)는 하기 수학식 7에 따라 에너지를 재계산할 수 있다.The energy recursive unit 103 may recalculate the energy according to the following equation (7).

Figure 112012024946349-pat00021
Figure 112012024946349-pat00021

수학식 7은 수학식 1에 비해 visibility term인

Figure 112012024946349-pat00022
가 추가된다. 스테레오 매칭에서는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 사이에 매칭이 되지 않는 폐색 영역이 존재할 수 있다. 수학식 1에 따르면, smoothness term인
Figure 112012024946349-pat00023
로 인해서 픽셀 간의 컬러가 비슷하다면 특정 픽셀의 변이는 인접한 이웃 픽셀의 변이와 유사한 값을 가진다. 픽셀간 컬러가 크게 다르다면 특정 픽셀은 인접한 이웃 픽셀의 변이와 다른 값으로 할당하는 에너지 분포를 가진다. 그러나, smoothness term인
Figure 112012024946349-pat00024
만으로 폐색 영역의 변이를 추정하는 것은 한계가 있으므로, 수학식 8에 따라 에너지를 재계산할 수 있다.Equation (7) is the visibility term &lt; RTI ID = 0.0 &gt;
Figure 112012024946349-pat00022
Is added. In stereo matching, there may be occlusion areas that do not match between the left and right images. According to Equation (1), the smoothness term
Figure 112012024946349-pat00023
The variation of a particular pixel has a value similar to the variation of adjacent neighboring pixels if the color between pixels is similar. If the inter-pixel color is largely different, a certain pixel has an energy distribution that assigns it to a value different from the variation of neighboring neighboring pixels. However, the smoothness term
Figure 112012024946349-pat00024
The energy can be recalculated according to Equation (8) because there is a limit in estimating the variation of the occlusion region.

Figure 112012024946349-pat00025
Figure 112012024946349-pat00025

수학식 8은 가시성(visibility)을 고려하여 다이내믹 프로그래밍에 기초한 스테레오 매칭 함수(Stero matching function)을 나타낸다. 가시성은 이웃 픽셀 p(x-1,y) 또는 p(x+1, y)과 독립적이므로 특정 픽셀 p(x,y)에서만 고려된다.Equation (8) represents a stereo matching function based on dynamic programming in consideration of visibility. The visibility is independent of the neighboring pixel p (x-1, y) or p (x + 1, y) and is therefore considered only at a particular pixel p (x, y).

확산 방향 결정부(901)는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 초기 변이를 이용하여 가시성 에러가 존재하는 영역에서 에너지의 확산 방향을 결정할 수 있다. 즉, 확산 방향 결정부(901)는 가시성 에러가 발생한 영역에 할당될 에너지의 전파 방향을 결정한다.The diffusion direction determination unit 901 can determine the diffusion direction of the energy in the region where the visibility error exists using the initial variation of each of the left image and the right image. That is, the diffusion direction determination unit 901 determines the propagation direction of the energy to be allocated to the area where the visibility error occurs.

스테레오 매칭을 할 때 가시성 에러가 발생하는 영역은 폐색(Occlusion)영역과 에러(error) 영역이다. 폐색 영역은 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간에 매칭 포인트가 존재하지 않는 것이므로, 에너지 모델에서 data term 인 보다 smoothness term인 의 패널티(penalty)가 더 높아야 한다.The areas where the visibility error occurs when performing stereo matching are occlusion and error regions. Since the occlusion region has no matching point between the left image and the right image, the penalty for the smoothness term, which is the data term, must be higher in the energy model.

Figure 112012024946349-pat00026
Figure 112012024946349-pat00026

수학식 9는 Smoothness term인

Figure 112012024946349-pat00027
의 패널티를 가시성 맵에서 에러가 발생하는 무효한 영역(invalid region)에서 조정하는 식을 나타낸다. d는 특정 픽셀 p에서 최대 변이를 의미하고, di는 변수에 해당하는 변이를 의미한다. V(p)는 가시성 맵에서 특정 픽셀 p의 유효성 여부를 나타낸다. 만약, V(p)가 1이면 가시성 맵에서 특정 픽실에 무효한 영역에 위치하는 것을 의미하고, V(p)가 0이면 가시성 맵에서 특정 픽셀이 유효한 영역에 위치하는 것을 의미한다. 특정 픽셀이 무효한 영역에 존재하는 경우 수학식 9에 따라 Smoothness term인
Figure 112012024946349-pat00028
의 팩터(factor)를 더 높여서, 더 큰 패널티를 줄 수 있다.Equation 9 is the Smoothness term
Figure 112012024946349-pat00027
Is adjusted in an invalid region where an error occurs in the visibility map. d means the maximum variation at a specific pixel p, and di means the variation corresponding to the variable. V (p) indicates whether or not the specific pixel p is valid in the visibility map. If V (p) is 1, it means that the visibility map is located in the invalid area in the specific pixilated area. If V (p) is 0, it means that the specific pixel is located in the valid area in the visibility map. When a specific pixel exists in an invalid area, the Smoothness term &quot;
Figure 112012024946349-pat00028
A higher penalty can be given.

그러나, 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간의 컬러 차이에 따라 Smoothness term인

Figure 112012024946349-pat00029
에 패널티를 주는 것만으로 매칭 포인트를 찾을 수 없다. 이 때, 특정 픽셀에 인접한 이웃 픽셀의 컬러가 특정 픽셀의 컬러와 비슷하다면 인접한 이웃 픽셀에 특정 픽셀의 변이와 비슷한 변이를 할당하고(Type I), 특정 픽셀에 인접한 이웃 픽셀의 컬러가 특정 픽셀의 컬러와 다르다면 인접한 이웃 픽셀에 특정 픽셀의 변이와 다른 변이를 할당할 수 있다(Type II).However, depending on the color difference between the left image and the right image,
Figure 112012024946349-pat00029
You can not find a matching point just by giving it a penalty. In this case, if the color of the neighboring pixel adjacent to the specific pixel is similar to the color of the specific pixel, a variation similar to the variation of the specific pixel is assigned to the neighboring neighboring pixel (Type I), and the color of the neighboring pixel adjacent to the specific pixel is If it is different from the color, it is possible to assign a different pixel to the adjacent pixel (Type II).

Figure 112012024946349-pat00030
Figure 112012024946349-pat00030

수학식 10에서 VER_width는 가시성 에러가 발생하는 무효한 영역(visibility error region)의 넓이를 의미한다.

Figure 112012024946349-pat00031
은 가시성 에러가 발생한 무효한 영역에 대해 가로 방향의 시작점에 대응하는 왼쪽 픽셀의 변이이다.
Figure 112012024946349-pat00032
은 가시성 에러가 발생한 무효한 영역에 대해 가로 방향의 끝 지점에 대응하는 오른쪽 픽셀의 변이이다. 수학식 10을 만족한다면, 무효한 영역은 Type I 이거나 Type II가 된다. 이 경우, 수학식 10을 만족하는 영역은 순서 제한(ordering constraint)이 만족되는 영역으로 배경 영역에서 에너지 확산을 수행할 수 있다. 만약, 수학식 10을 만족하지 않는 영역은 Type III로 오른쪽 방향과 왼쪽 방향으로 모두 에너지 확산을 수행할 수 있다.In Equation (10), VER_width denotes the width of a visibility error region where a visibility error occurs.
Figure 112012024946349-pat00031
Is the variation of the left pixel corresponding to the starting point in the horizontal direction for the invalid area where the visibility error occurred.
Figure 112012024946349-pat00032
Is a variation of the right pixel corresponding to the end point in the horizontal direction with respect to the invalid area where the visibility error occurs. If the expression (10) is satisfied, the invalid area is Type I or Type II. In this case, the region satisfying Equation (10) can perform the energy spreading in the background region to the region where the ordering constraint is satisfied. If the region that does not satisfy Equation (10) is Type III, both the right direction and the left direction can perform energy spreading.

즉, 수학식 10에 따르면, 확산 방향 결정부(901)는 가시성 에러가 존재하는 무효한 영역의 왼쪽 경계에 위치한 픽셀의 변이와 오른쪽 경계에 위치한 픽셀의 변이 간의 차이가 가시성 에러가 존재하는 영역의 넓이와 동일한 지 여부에 따라 에너지의 확산 방향을 결정할 수 있다.That is, according to Equation (10), the diffusion direction determination unit 901 determines whether or not the difference between the pixel located at the left boundary of the invalid region where the visibility error exists and the pixel located at the right boundary exists in the region where the visibility error exists The direction of diffusion of energy can be determined depending on whether or not it is equal to the width.

에너지 확산부(902)는 가시성 에러가 존재하는 영역에서 대표 에너지를 결정하고, 대표 에너지에 기초한 에너지 확산을 수행할 수 있다. 즉, 에너지 확산부(902)는 전파될 에너지를 정하고, 에너지를 전파하는 방법을 결정한다.The energy spreader 902 can determine the representative energy in the region where the visibility error exists, and perform the energy spread based on the representative energy. That is, the energy spreader 902 determines the energy to be propagated and determines a method of propagating the energy.

일례로, 에너지 확산부(902)는 (i) 가시성 에러가 존재하는 영역의 왼쪽 경계에 위치한 픽셀의 왼쪽 픽셀, 또는 (ii) 가시성 에러가 존재하는 영역의 오른쪽 경계에 위치한 픽셀의 오른쪽 픽셀 중 적어도 하나를 대표 에너지로 설정하여 왼쪽 방향, 오른쪽 방향 또는 양방향 중 어느 하나의 방향으로 에너지 확산을 수행할 수 있다.In one example, the energy spreading unit 902 may include at least one of (i) the left pixel of the pixel located at the left boundary of the region where the visibility error exists, or (ii) the right pixel of the pixel located at the right boundary of the region where the visibility error exists One can be set as the representative energy, and the energy diffusion can be performed in either the left direction, the right direction, or both directions.

구체적으로, Type I의 경우, 에너지 확산부(902)는 가시성 에러가 발생한 영역의 왼쪽 시작 픽셀에서 한 픽셀 왼쪽에 위치한 픽셀의 에너지를 대표 에너지로 설정할 수 있다. 그러면, 에너지 확산부(902)는 수학식 8과 9에 따라 에너지를 다시 계산할 수 있다.Specifically, in the case of Type I, the energy spreader 902 can set the energy of a pixel located to the left of one pixel in the left start pixel of the region where the visibility error occurs as the representative energy. Then, the energy spreader 902 can recalculate the energy according to Equations (8) and (9).

Type II의 경우, 에너지 확산부(902)는 가시성 에러가 발생한 영역의 오른쪽 끝 픽셀에서 한 픽셀 오른쪽에 위치한 픽셀의 에너지를 대표 에너지로 설정할 수 있다. 그러면, 에너지 확산부(902)는 수학식 8과 9에 따라 에너지를 다시 계산할 수 있다.In the case of Type II, the energy spreader 902 can set the energy of a pixel located to the right of one pixel to the right end pixel of the region in which the visibility error occurs as the representative energy. Then, the energy spreader 902 can recalculate the energy according to Equations (8) and (9).

Type III의 경우, 에너지 확산부(902)는 (i) 가시성 에러가 발생한 영역의 왼쪽 시작 픽셀에서 한 픽셀 왼쪽에 위치한 픽셀의 에너지와 (ii)가시성 에러가 발생한 영역의 오른쪽 끝 픽셀에서 한 픽셀 오른쪽에 위치한 픽셀의 에너지를 모두 대표 에너지로 설정한다. 그러면, 에너지 확산부(902)는 왼쪽과 오른쪽 양방향에서 에너지 확산을 수행한 후, 두 에너지의 합으로 에너지를 다시 계산할 수 있다.In the case of Type III, the energy spreading unit 902 calculates (i) the energy of the pixel located to the left of one pixel in the left starting pixel of the region in which the visibility error occurs, and (ii) As the representative energy. Then, the energy spreader 902 can perform energy spreading in both the left and right directions, and then calculate the energy again as a sum of the two energies.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 포워드 방향의 에너지를 이용하여 도출된 변이 맵을 도시한 도면이다. 그리고, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 백워드 방향의 에너지를 이용하여 도출된 변이 맵을 도시한 도면이다.10 is a diagram showing a variation map derived using energy in a forward direction according to an embodiment of the present invention. 11 is a diagram illustrating a variation map derived using energy in the backward direction according to an embodiment of the present invention.

도 10과 도 11에서 원 부분은 가시성 에러가 발생한 영역을 나타낸다. 도 10과 도 11의 경우 전경에서 배경으로 이동하는 경로에서 가시성 에러가 발생한다. 이 때, 수학식 4와 같이 포워드 방향과 백워드 방향이 서로 다르기 때문에 도 10과 도 11에서 볼 수 있듯이 에러가 발생하는 영역도 다르다.In Figs. 10 and 11, the circle indicates an area where a visibility error occurs. In FIGS. 10 and 11, a visibility error occurs in the path that moves from the foreground to the background. At this time, since the forward direction and the backward direction are different from each other as shown in Equation (4), the error occurrence region also differs, as shown in FIGS. 10 and 11.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 포워드 방향과 백워드 방향을 동시에 고려한 변이 맵과 다이내믹 프로그래밍의 최적화 방식을 이용한 변이 맵을 도시한 도면이다.FIG. 12 is a view illustrating a transition map using a forward direction and a backward direction simultaneously according to an embodiment of the present invention and a transition map using an optimization method of dynamic programming.

도 12를 참고하면, 포워드 방향과 백워드 방향을 동시에 고려한 변이 맵과 다이내믹 프로그래밍의 최적화 방식을 이용한 변이 맵이 유사한 것을 알 수 있다. 그리고, 도 3에서 볼 수 있었던 아티팩트도 도 12에서 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 12, it can be seen that the mutation map considering the forward direction and the backward direction at the same time is similar to the mutation map using the optimization method of dynamic programming. Also, it can be seen that the artifacts seen in Fig. 3 do not occur in Fig.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 다이내믹 프로그래밍의 에너지를 이용한 로컬 매칭을 설명하기 위한 도면이다.14 is a view for explaining local matching using energy of dynamic programming according to an embodiment of the present invention.

도 14의 로컬 매칭은 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지의 에너지가 병렬적으로 도출된 후, 가시성 맵에서 생성되는 초기 변이가 왼쪽 이미지 및 오른쪽 이미지 간에 상호적으로 이용됨으로써 도출된다. 구체적으로, 왼쪽 변이 맵(left visibility disparity map)은 오른쪽 초기 변이에 기초하여 생성되고, 오른쪽 변이 맵(right visibility disparity map)은 왼쪽 초기 변이에 기초하여 생성된다. 이후에, 가시성 에러가 발생하는 무효한 영역에서 에너지를 재계산할 때에는 다시 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지가 병렬적으로 처리된다.The local matching in FIG. 14 is derived by using the energy of the left image and the right image in parallel, and then the initial variation generated in the visibility map is used mutually between the left image and the right image. Specifically, the left visibility disparity map is generated based on the right initial variation, and the right visibility disparity map is generated based on the left initial variation. Thereafter, when the energy is recomputed in the invalid region where the visibility error occurs, the left image and the right image are processed in parallel again.

도 14에 도시된 로컬 매칭은 하기 수학식 11에 따라 수행될 수 있다.The local matching shown in FIG. 14 can be performed according to the following equation (11).

Figure 112012024946349-pat00033
Figure 112012024946349-pat00033

D(p)는 특정 픽셀 p에서 로컬 매칭이 발생할 때의 변이를 나타낸다. 그리고, q는 특정 픽셀 p를 중심으로 변이 d에 대응하는 3*3 영역에 속하는 이웃 픽셀을 의미한다. 그리고,

Figure 112012024946349-pat00034
는 수학식 7에 따라 도출될 수 있다.D (p) represents a variation when local matching occurs at a specific pixel p. And q denotes a neighboring pixel belonging to the 3 * 3 region corresponding to the variation d about a specific pixel p. And,
Figure 112012024946349-pat00034
Can be derived according to Equation (7).

도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 변이 추정 방법을 도시한 플로우차트이다.15 is a flowchart illustrating a variation estimation method according to an embodiment of the present invention.

단계(1501)에서, 변이 추정 장치는 스테레오 이미지를 구성하는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 에너지를 계산할 수 있다. 일례로, 변이 추정 장치는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각에 대해 포워드 방향과 백워드 방향의 에너지를 계산할 수 있다. 그런 후에, 변이 추정 장치는 포워드 방향과 백워드 방향의 에너지를 합산할 수 있다.In step 1501, the variation estimation apparatus can calculate the energy of each of the left image and the right image constituting the stereo image. For example, the variation estimator can calculate the energy in the forward and backward directions for the left image and the right image, respectively. Then, the variation estimator can sum the energy in the forward direction and the backward direction.

단계(1502)에서, 변이 추정 장치는 에너지를 이용하여 가시성 맵(Visibility Map)을 생성할 수 있다. 일례로, 변이 추정 장치는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지의 에너지를 이용하여 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 초기 변이를 계산할 수 있다. 또한, 변이 추정 장치는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 초기 변이를 이용하여 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 가시성 맵을 결정할 수 있다.In step 1502, the variation estimation apparatus may generate energy using a visibility map. For example, the variation estimator can calculate the initial variation of each of the left and right images using the energy of the left image and the energy of the right image. In addition, the variation estimation apparatus can determine the visibility map of each of the left image and the right image using the initial variation of the left image and the right image, respectively.

이 때, 변이 추정 장치는 오른쪽 이미지의 초기 변이를 이용하여 왼쪽 이미지의 가시성 맵을 결정할 수 있다. 그리고, 변이 추정 장치는 왼쪽 이미지의 초기 변이를 이용하여 오른쪽 이미지의 가시성 맵을 결정할 수 있다.At this time, the variation estimation apparatus can determine the visibility map of the left image using the initial variation of the right image. Then, the variation estimation apparatus can determine the visibility map of the right image using the initial variation of the left image.

단계(1503)에서, 변이 추정 장치는 가시성 맵에서 가시성 에러가 발생하는 영역을 추출할 수 있다.In step 1503, the variation estimation apparatus can extract an area where a visibility error occurs in the visibility map.

만약, 가시성 에러가 발생하였다면, 단계(1504)에서, 변이 추정 장치는 가시성 에러가 존재하는 영역에 대해 에너지를 재계산할 수 있다. 일례로, 변이 추정 장치는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 초기 변이를 이용하여 가시성 에러가 존재하는 영역에서 에너지의 확산 방향을 결정할 수 있다. 그런 다음, 변이 추정 장치는 가시성 에러가 존재하는 영역에서 대표 에너지를 결정하고, 대표 에너지에 기초한 에너지 확산을 수행할 수 있다.If a visibility error has occurred, at step 1504, the variation estimation device may recalculate the energy for the region in which the visibility error is present. For example, the variation estimator may use the initial variation of each of the left and right images to determine the direction of energy diffusion in the region where the visibility error is present. Then, the variation estimator can determine the representative energy in the region where the visibility error exists, and perform the energy spread based on the representative energy.

이 때, 변이 추정 장치는 가시성 에러가 존재하는 영역의 왼쪽 경계에 위치한 픽셀의 변이와 오른쪽 경계에 위치한 픽셀의 변이 간의 차이가 가시성 에러가 존재하는 영역의 넓이와 동일한 지 여부에 따라 에너지의 확산 방향을 결정할 수 있다.At this time, the variation estimating apparatus estimates the diffusion direction of the energy according to whether the difference between the pixel located at the left boundary of the region where the visibility error exists and the variation of the pixel located at the right boundary is equal to the width of the region where the visibility error exists Can be determined.

그리고, 변이 추정 장치는 (i) 가시성 에러가 존재하는 영역의 왼쪽 경계에 위치한 픽셀의 왼쪽 픽셀, 또는 (ii) 가시성 에러가 존재하는 영역의 오른쪽 경계에 위치한 픽셀의 오른쪽 픽셀 중 적어도 하나를 대표 에너지로 설정하여 왼쪽 방향, 오른쪽 방향 또는 양방향 중 어느 하나의 방향으로 에너지 확산을 수행할 수 있다.Then, the variation estimation apparatus calculates at least one of the following: (i) the left pixel of the pixel located at the left boundary of the region where the visibility error exists, or (ii) the right pixel of the pixel located at the right boundary of the region where the visibility error exists, The energy spreading can be performed in either the left direction, the right direction, or both directions.

이러한 과정을 통해 단계(1505)에서 변이 추정 장치는 최종적으로 결정된 에너지로 최적화를 수행하며, 단계(1506)에서 변이 추정 장치는 스테레오 이미지에 대한 변이를 결정할 수 있다.Through this process, in step 1505, the variation estimation apparatus performs optimization with the finally determined energy, and in step 1506, the variation estimation apparatus can determine the variation with respect to the stereo image.

도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 로컬 매칭을 활용한 변이 추정 방법을 도시한 플로우차트이다.16 is a flowchart illustrating a variation estimation method using local matching according to an embodiment of the present invention.

도 16은 도 15의 과정을 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지가 병렬적으로 수행되는 것을 나타낸다. 따라서, 단계(1601) 내지 단계(1606)과 단계(1607) 내지 단계(1612)는 도 15의 단계(1501) 내지 단계(1506)과 실질적으로 동일하게 동작한다.FIG. 16 shows that the left image and the right image are performed in parallel in the process of FIG. Accordingly, steps 1601 to 1606 and steps 1607 to 1612 operate substantially the same as steps 1501 to 1506 in Fig.

다만, 가시성 맵을 생성하는 단계(1602)와 단계(1608)을 수행할 때에는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간에 상호 작용을 할 필요가 있다. 즉, 변이 추정 장치는 왼쪽 이미지에 대한 가시성 맵을 생성할 때, 오른쪽 이미지를 참고하고, 오른쪽 이미지에 대한 가시성 맵을 생성할 때 왼쪽 이미지를 참고할 수 있다.However, when performing the steps 1602 and 1608 of generating the visibility map, it is necessary to interact with the left image and the right image. That is, when the mutation estimating device generates the visibility map for the left image, it can refer to the right image and refer to the left image when generating the visibility map for the right image.

그리고, 로컬 매칭을 수행하는 단계(1605)와 단계(1611)을 수행할 때에도 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간에 상호 작용을 할 필요가 있다. 즉, 변이 추정 장치는 왼쪽 이미지를 로컬 매칭할 때 오른쪽 이미지를 참고하고, 오른쪽 이미지를 로컬 매칭할 때 왼쪽 이미지를 참고할 수 있다.Also, when performing the local matching step 1605 and the step 1611, it is necessary to perform an interaction between the left image and the right image. That is, the variation estimation apparatus refers to the right image when locally matching the left image, and refers to the left image when locating the right image locally.

본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 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 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. The methods according to embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

101: 에너지 계산부 102: 맵 생성부
103: 에너지 재계산부 104: 변이 결정부
101: Energy calculation unit 102: Map generation unit
103: energy recalculation unit 104:

Claims (17)

스테레오 이미지를 구성하는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 스테레오 매칭과 관련된 에너지를 계산하는 에너지 계산부;
상기 에너지를 이용하여 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간 변이(disparity)의 오류를 판단하기 위한 가시성 맵(Visibility Map)을 생성하는 맵 생성부;
상기 가시성 맵에서 변이의 오류로 인해 가시성 에러가 존재하는 영역에 대해 에너지를 재계산하고, 상기 가시성 맵에서 상기 가시성 에러가 존재하지 않는 영역에 대해서는 에너지를 재계산하지 않고 유지하는 에너지 재계산부; 및
상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지의 최종적인 에너지를 이용하여 스테레오 이미지로부터 변이를 결정하는 변이 결정부
를 포함하는 변이 추정 장치.
An energy calculation unit for calculating energy related to stereo matching of the left image and the right image constituting the stereo image;
A map generator for generating a visibility map for determining a disparity error between the left image and the right image using the energy;
Recalculating energy for an area in which there is a visibility error due to an error of the variation in the visibility map, and maintaining the energy in the visibility map without recalculating energy for the area in which there is no visibility error; And
A variation determining unit for determining a variation from the stereo image using the final energy of the left image and the right image,
.
제1항에 있어서,
상기 에너지 계산부는,
왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각에 대해 포워드 방향의 에너지를 계산하는 제1 에너지 계산부;
왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각에 대해 백워드 방향의 에너지를 계산하는 제2 에너지 계산부; 및
상기 포워드 방향의 에너지와 상기 백워드 방향의 에너지를 병합하는 에너지 병합부
를 포함하는 변이 추정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the energy calculator comprises:
A first energy calculation unit for calculating an energy in a forward direction for each of the left image and the right image;
A second energy calculation unit for calculating energy in the backward direction for each of the left image and the right image; And
An energy merging unit for merging the energy in the forward direction and the energy in the backward direction,
.
제1항에 있어서,
상기 맵 생성부는,
상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지의 에너지를 이용하여 상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 초기 변이를 계산하는 초기 변이 계산부; 및
상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 초기 변이를 이용하여 상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 가시성 맵을 결정하는 맵 결정부
를 포함하는 변이 추정 장치.
The method according to claim 1,
The map generation unit generates,
An initial disparity calculating unit for calculating an initial disparity of each of the left image and the right image using the energy of the left image and the right image; And
A map determination unit for determining a visibility map of each of the left image and the right image using the initial variation of the left image and the right image,
.
제3항에 있어서,
상기 맵 결정부는,
상기 오른쪽 이미지의 초기 변이를 이용하여 왼쪽 이미지의 가시성 맵을 결정하는 제1 맵 결정부; 및
상기 왼쪽 이미지의 초기 변이를 이용하여 오른쪽 이미지의 가시성 맵을 결정하는 제2 맵 결정부
를 포함하는 변이 추정 장치.
The method of claim 3,
The map determining unit may determine,
A first map determining unit determining a visibility map of the left image using the initial variation of the right image; And
A second map determining unit for determining a visibility map of the right image using the initial variation of the left image,
.
제1항에 있어서,
상기 에너지 재계산부는,
상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 초기 변이를 이용하여 가시성 에러가 존재하는 영역에서 에너지의 확산 방향을 결정하는 확산 방향 결정부; 및
상기 가시성 에러가 존재하는 영역에서 대표 에너지를 결정하고, 대표 에너지에 기초한 에너지 확산을 수행하는 에너지 확산부
를 포함하는 변이 추정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the energy recycling unit comprises:
A diffusion direction determination unit that determines a diffusion direction of energy in a region where a visibility error exists using an initial variation of each of the left image and the right image; And
An energy diffusion unit for determining representative energy in a region where the visibility error exists and performing energy diffusion based on representative energy,
.
제5항에 있어서,
상기 확산 방향 결정부는,
상기 가시성 에러가 존재하는 영역의 왼쪽 경계에 위치한 픽셀의 변이와 오른쪽 경계에 위치한 픽셀의 변이 간의 차이가 가시성 에러가 존재하는 영역의 넓이와 동일한 지 여부에 따라 에너지의 확산 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 변이 추정 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the diffusion direction determination unit determines,
The diffusion direction of the energy is determined according to whether or not the difference between the pixel located at the left boundary of the region where the visibility error exists and the variation of the pixel located at the right boundary is the same as the width of the region where the visibility error exists. Lt; / RTI &gt;
제5항에 있어서,
상기 에너지 확산부는,
(i) 가시성 에러가 존재하는 영역의 왼쪽 경계에 위치한 픽셀의 왼쪽 픽셀, 또는 (ii) 가시성 에러가 존재하는 영역의 오른쪽 경계에 위치한 픽셀의 오른쪽 픽셀 중 적어도 하나를 대표 에너지로 설정하여 왼쪽 방향, 오른쪽 방향 또는 양방향 중 어느 하나의 방향으로 에너지 확산을 수행하는 것을 특징으로 하는 변이 추정 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the energy spreading unit comprises:
(i) the left pixel of the pixel located at the left boundary of the region where the visibility error exists, or (ii) the right pixel of the pixel located at the right boundary of the region where the visibility error exists, And performs energy diffusion in either the rightward direction or the bi-directional direction.
스테레오 이미지를 구성하는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 스테레오 매칭과 관련된 에너지를 병렬적으로 계산하는 에너지 계산부;
상기 에너지를 이용하여 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간 변이(disparity)의 오류를 판단하기 위한 가시성 맵(Visibility Map)을 생성하는 맵 생성부;
상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 가시성 맵에서 변이의 오류로 인해 가시성 에러가 존재하는 영역에 대해 에너지를 재계산하고, 상기 가시성 맵에서 상기 가시성 에러가 존재하지 않는 영역에 대해서는 에너지를 재계산하지 않고 유지하는 에너지 재계산부; 및
상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지의 최종적인 에너지를 이용하여 로컬 매칭을 수행하고, 로컬 매칭된 스테레오 이미지로부터 변이를 결정하는 변이 결정부
를 포함하는 변이 추정 장치.
An energy calculation unit for calculating in parallel the energy related to the stereo matching of the left image and the right image constituting the stereo image;
A map generator for generating a visibility map for determining a disparity error between the left image and the right image using the energy;
Calculating an energy for an area in which there is a visibility error due to an error of the variation in the visibility map of each of the left image and the right image, and for the area where the visibility error does not exist in the visibility map, An energy recalculation unit for maintaining energy; And
A local determination unit that performs local matching using the final energy of the left image and the right image and determines a variation from a locally matched stereo image,
.
스테레오 이미지를 구성하는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 스테레오 매칭과 관련된 에너지를 계산하는 단계;
상기 에너지를 이용하여 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간 변이(disparity)의 오류를 판단하기 위한 가시성 맵(Visibility Map)을 생성하는 단계;
상기 가시성 맵에서 변이의 오류로 인해 가시성 에러가 존재하는 영역에 대해 에너지를 재계산하고, 상기 가시성 맵에서 상기 가시성 에러가 존재하지 않는 영역에 대해서는 에너지를 재계산하지 않고 유지하는 단계; 및
상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지의 최종적인 에너지를 이용하여 스테레오 이미지로부터 변이를 결정하는 단계
를 포함하는 변이 추정 방법.
Calculating energy associated with stereo matching of a left image and a right image, each of which constitutes a stereo image;
Generating a visibility map for determining a disparity error between the left image and the right image using the energy;
Recalculating energy for an area in which there is a visibility error due to an error of the variation in the visibility map and maintaining the energy in the visibility map without recalculating the energy for the area in which there is no visibility error; And
Determining a variation from the stereo image using the final energy of the left image and the right image
/ RTI &gt;
제9항에 있어서,
상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 에너지를 계산하는 단계는,
왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각에 대해 포워드 방향의 에너지를 계산하는 단계;
왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각에 대해 백워드 방향의 에너지를 계산하는 단계; 및
상기 포워드 방향의 에너지와 상기 백워드 방향의 에너지를 병합하는 단계
를 포함하는 변이 추정 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the step of calculating the energy of each of the left image and the right image comprises:
Calculating energy in a forward direction for each of the left image and the right image;
Calculating energy in the backward direction for each of the left image and the right image; And
Merging the energy in the forward direction and the energy in the backward direction
/ RTI &gt;
제9항에 있어서,
상기 가시성 맵을 생성하는 단계는,
상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지의 에너지를 이용하여 상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 초기 변이를 계산하는 단계; 및
상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 초기 변이를 이용하여 상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 가시성 맵을 결정하는 단계
를 포함하는 변이 추정 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein generating the visibility map comprises:
Calculating an initial variation of each of the left image and the right image using energy of the left image and the right image; And
Determining a visibility map of each of the left image and the right image using an initial variation of each of the left image and the right image,
/ RTI &gt;
제11항에 있어서,
상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 가시성 맵을 결정하는 단계는,
상기 오른쪽 이미지의 초기 변이를 이용하여 왼쪽 이미지의 가시성 맵을 결정하는 단계; 및
상기 왼쪽 이미지의 초기 변이를 이용하여 오른쪽 이미지의 가시성 맵을 결정하는 단계
를 포함하는 변이 추정 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein determining the visibility map of each of the left image and the right image comprises:
Determining a visibility map of the left image using the initial variation of the right image; And
Determining a visibility map of the right image using the initial variation of the left image
/ RTI &gt;
제9항에 있어서,
상기 가시성 에러가 존재하는 영역에 대해 에너지를 재계산하는 단계는,
상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 초기 변이를 이용하여 가시성 에러가 존재하는 영역에서 에너지의 확산 방향을 결정하는 단계; 및
상기 가시성 에러가 존재하는 영역에서 대표 에너지를 결정하고, 대표 에너지에 기초한 에너지 확산을 수행하는 단계
를 포함하는 변이 추정 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the step of recalculating energy for an area in which the visibility error is present comprises:
Determining an energy diffusion direction in a region where a visibility error exists using an initial variation of each of the left image and the right image; And
Determining representative energy in a region where the visibility error is present, and performing energy diffusion based on representative energy
/ RTI &gt;
제13항에 있어서,
상기 에너지의 확산 방향을 결정하는 단계는,
상기 가시성 에러가 존재하는 영역의 왼쪽 경계에 위치한 픽셀의 변이와 오른쪽 경계에 위치한 픽셀의 변이 간의 차이가 가시성 에러가 존재하는 영역의 넓이와 동일한 지 여부에 따라 에너지의 확산 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 변이 추정 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the step of determining the diffusion direction of the energy comprises:
The diffusion direction of the energy is determined according to whether or not the difference between the pixel located at the left boundary of the region where the visibility error exists and the variation of the pixel located at the right boundary is the same as the width of the region where the visibility error exists. .
제13항에 있어서,
상기 에너지 확산을 수행하는 단계는,
(i) 가시성 에러가 존재하는 영역의 왼쪽 경계에 위치한 픽셀의 왼쪽 픽셀, 또는 (ii) 가시성 에러가 존재하는 영역의 오른쪽 경계에 위치한 픽셀의 오른쪽 픽셀 중 적어도 하나를 대표 에너지로 설정하여 왼쪽 방향, 오른쪽 방향 또는 양방향 중 어느 하나의 방향으로 에너지 확산을 수행하는 것을 특징으로 하는 변이 추정 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the performing the energy spreading comprises:
(i) the left pixel of the pixel located at the left boundary of the region where the visibility error exists, or (ii) the right pixel of the pixel located at the right boundary of the region where the visibility error exists, Wherein the energy spreading is performed in either the rightward direction or the bi-directional direction.
스테레오 이미지를 구성하는 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 스테레오 매칭과 관련된 에너지를 병렬적으로 계산하는 단계;
상기 에너지를 이용하여 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 간 변이(disparity)의 오류를 판단하기 위한 가시성 맵(Visibility Map)을 생성하는 단계;
상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지 각각의 가시성 맵에서 변이의 오류로 인해 가시성 에러가 존재하는 영역에 대해 에너지를 재계산하고, 상기 가시성 맵에서 상기 가시성 에러가 존재하지 않는 영역에 대해서는 에너지를 재계산하지 않고 유지하는 단계;
상기 왼쪽 이미지와 오른쪽 이미지의 최종적인 에너지를 이용하여 로컬 매칭을 수행하고, 로컬 매칭된 스테레오 이미지로부터 변이를 결정하는 단계
를 포함하는 변이 추정 방법.
Calculating in parallel the energy associated with the stereo matching of the left and right images of the stereo image;
Generating a visibility map for determining a disparity error between the left image and the right image using the energy;
Calculating an energy for an area in which there is a visibility error due to an error of the variation in the visibility map of each of the left image and the right image, and for the area where the visibility error does not exist in the visibility map, Maintaining;
Performing local matching using the final energy of the left and right images, and determining a variation from a locally matched stereo image
/ RTI &gt;
제9항 내지 제16항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the method according to any one of claims 9 to 16.
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