KR101983909B1 - 디지털 홀로그램 응용 시스템 및 방법 - Google Patents

디지털 홀로그램 응용 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

디지털 홀로그램 응용 시스템 및 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 응용 방법은, 3D 모델을 입력받고, 입력된 3D 모델에 대해 디스플레이 구조의 차이에 따른 변환을 수행하며, 변환된 3D 모델에 대해 데이터 포맷의 차이에 따른 변환을 수행하고, 변환된 3D 모델로부터 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성한다. 이에 의해, 홀로그램 생성, 처리, 변환, 시뮬레이션, 디스플레이 등의 핵심 기능과 부가 기능을 공통된 API를 기반으로 활용할 수 있게 된다.

Description

디지털 홀로그램 응용 시스템 및 방법{Digital Hologram Application System and Method}
본 발명은 디지털 홀로그래픽 관련 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지털 홀로그램을 다양하게 응용하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
현재 디지털 홀로그램을 획득, 처리, 변환, 시뮬레이션 및 디스플레이 함에 있어서는, 각기 다른 방식과 개발 환경으로 하고 있어, 처리 알고리즘과 데이터 구조에 대한 공유가 어렵고, 체계화된 처리 방법이 아니므로 성능 분석이나 다양한 목적으로 활용이 어렵다.
또한, 홀로그램 콘텐츠 및 시스템 제작을 위해 제작자별로 다른 도구와 방법을 바탕으로 하고 있어, 사용된 리소스의 재활용이 어려운 실정이다.
뿐만 아니라, 대용량의 홀로그램 데이터에 대한 병렬 처리가 일부 처리에 국한되어 있다. 이에 따라, 전체적인 홀로그램 처리에 속도와 성능이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 홀로그램 생성, 처리, 변환, 시뮬레이션, 디스플레이 등의 핵심 기능과 부가 기능을 공통된 API를 기반으로 제공하는 디지털 홀로그램 응용 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 홀로그램 응용 방법은, 3D 모델을 입력받는 단계; 입력된 3D 모델에 대해, 디스플레이 구조의 차이에 따른 변환을 수행하는 단계; 변환된 3D 모델에 대해, 데이터 포맷의 차이에 따른 변환을 수행하는 단계; 및 변환된 3D 모델로부터 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 응용 방법은, 홀로그램을 입력받는 단계; 입력된 홀로그램에 대해, 디스플레이 구조의 차이에 따른 변환을 수행하는 단계; 및 변환된 홀로그램으로부터 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 응용 방법은, 홀로그램을 입력받는 단계; 입력된 홀로그래픽 프린지 패턴으로부터 홀로그램을 생성하는 단계; 생성된 홀로그램으로부터 3D 모델을 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
홀로그램 생성 단계는, 홀로그래픽 프린지 패턴을 타겟 디스플레이의 구조에 맞게 전파(Propagation)하여 홀로그램을 생성할 수 있다.
3D 모델 생성 단계는, 생성된 홀로그램에 대해 관찰자에 의해 관찰되는 영상을 3D로 생성할 수 있다.
홀로그램 생성단계와 3D 모델 생성단계는, 병렬 처리로 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 응용 방법은, 입력된 홀로그래픽 프린지 패턴으로부터 홀로그램을 생성하는 단계; 생성된 홀로그램으로부터 2D 모델을 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 응용 방법은, 생성된 홀로그래픽 프린지 패턴으로부터 홀로그램을 생성하는 단계; 생성된 홀로그램으로부터 3D 모델을 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
디스플레이 구조의 차이에 따른 변환 수행단계, 데이터 포맷의 차이에 따른 변환 수행단계 및 홀로그래픽 프린지 패턴 생성단계는, 병렬 처리로 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 홀로그램 응용 시스템은, 3D 모델을 입력받는 통신부; 및 입력된 3D 모델에 대해 디스플레이 구조의 차이에 따른 변환을 수행하고, 변환된 3D 모델에 대해 데이터 포맷의 차이에 따른 변환을 수행하며, 변환된 3D 모델로부터 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성하는 프로세서;를 포함한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 홀로그램 응용 방법은, 홀로그램을 입력받는 단계; 입력된 홀로그램에 대해, 디스플레이 구조의 차이에 따른 변환을 수행하는 단계; 및 변환된 홀로그램으로부터 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성하는 단계;를 더 포함한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 홀로그램 응용 시스템은, 홀로그램을 입력받는 통신부; 및 입력된 홀로그램에 대해 디스플레이 구조의 차이에 따른 변환을 수행하고, 변환된 홀로그램으로부터 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성하는 프로세서;를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 홀로그램 생성, 처리, 변환, 시뮬레이션, 디스플레이 등의 핵심 기능과 부가 기능을 공통된 API를 기반으로 활용할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 다양한 3D 정보와 홀로그램 간 자유로운 변환을 간편하게 할 수 있게 된다.
나아가, 본 발명의 실시예들에 따르면, GPU 병렬 처리를 기반으로, 홀로그램을 고속으로 처리할 수 있어, 다양한 알고리즘을 활용 및 융합하여 홀로그램 처리 방법을 개발하거나 다양한 형태의 홀로그램 콘텐츠 생성, 시뮬레이션 및 시스템을 구축할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 응용 방법의 설명에 제공되는 도면,
도 2에는 각 모듈들의 기능을 개념적으로 나타낸 도면,
도 3은 Holo-Generation 모듈의 기능 설명에 제공되는 도면,
도 4는 Holo-Generation 모듈의 라이브러리 함수들을 나타낸 도면,
도 5는 Holo-Reconstruction 모듈의 기능 설명에 제공되는 도면,
도 6은 Holo-Reconstruction 모듈의 라이브러리 함수들을 나타낸 도면,
도 7은 Holo-Core 모듈의 기능 설명에 제공되는 도면,
도 8은 Holo-Core 모듈의 라이브러리 함수들을 나타낸 도면, 그리고,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 홀로그램 응용 시스템을 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
1. 홀로그램 응용 방법
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 홀로그램 응용 방법의 설명에 제공되는 도면이다. 도 1에는 디지털 홀로그램 응용(생성, 처리, 변환, 시뮬레이션, 디스플레이)을 위한 모듈들을 나타내었다.
홀로그램 응용을 위한 모듈들에는, 도시된 바와 같이, Holo-API 모듈(110)과 Holo-Core 모듈(120)을 포함한다. 홀로그램 응용 과정에서는, 고속화를 위한 고속 GPU 병렬 처리가 가능하다.
Holo-API 모듈(110)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 데이터 입/출력을 위한 Holo-IO 모듈(111), 홀로그램 획득을 위한 Holo-Generation 모듈(112), 홀로그램 복원을 위한 Holo-Reconstruction 모듈(113)을 포함한다. Holo-Core 모듈(120)은 디지털 홀로그램을 처리하기 위한 구성이다.
도 2에는 각 모듈들의 기능을 개념적으로 나타내었다.
도 2에 도시된 바와 같이, 1) Holo-Generation 모듈(112)은 3D 영상 정보/홀로그램으로부터 홀로그램을 생성하고, 2) Holo-Reconstruction 모듈(113)은 홀로그램을 2D/3D 영상 정보로 복원하며, 3) Holo-Core 모듈(120)은 홀로그램 생성과 복원에 있어 필요한 처리들을 수행한다.
2. Holo-IO 모듈
Holo-IO 모듈(111)은 다른 모듈들에서 사용되는 다양한 입/출력 데이터 형식을 지원하기 위한 상호 변환 기능을 수행한다. 구체적으로, Holo-IO 모듈(111)은, 1) 3D 모델을 표시하기 위한 3D 정보(3D Information) 포맷, 2) 홀로그램의 생성 및 복원을 위한 OCD(Openholo Computing Data) 포맷, 3) 홀로그램의 표현을 위한 홀로그램 포맷 등의 입/출력을 지원한다.
3. Holo-Generation 모듈
Holo-Generation 모듈(112)은 3D 정보로부터 디지털 홀로그램을 생성하기 위한 모듈로, 도 3에 도시된 바와 같이, 입력되는 3D 정보와 홀로그램으로부터 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성한다.
구체적으로, 3D 정보가 입력되는 경우, 디스플레이 구조에 대한 변환과 데이터 타입에 따른 변환을 수행한다. 디스플레이 구조에 대한 변환은, 입력되는 3D 정보가 표시되는 디스플레이 구조(윈도우 타입 디스플레이, 테이블-탑 타입 디스플레이 등)와 홀로그램이 표시될 디스플레이 구조(윈도우 타입 디스플레이, 테이블-탑 타입 디스플레이 등) 간 차이로 인한 변환이다.
반면, 홀로그램이 입력되는 경우, 디스플레이 구조에 대한 변환만이 수행된다. 변환 전과 변환 후의 데이터 타입은 동일하기 때문이다.
다음, Holo-Generation 모듈(112)은 변환된 정보(3D 오브젝트)를 가상의 공간에 전파(Propagation)하고 부호화하여 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성한다.
도 4에는 Holo-Generation 모듈(112)의 라이브러리 함수들을 나타내었다. Holo-Generation 모듈(112)에 의한 홀로그래픽 프린지 패턴 생성 과정은, 고속화를 위해 GPU 병렬 처리로 수행가능하다.
4. Holo-Reconstruction 모듈
Holo-Reconstruction 모듈(113)은 Holo-IO 모듈(111)을 통해 획득한 홀로그램 또는 Holo-Generation 모듈(112)에 의해 생성된 홀로그램을 2D 정보나 3D 정보로 복원하는 모듈이다.
도 5에 도시된 바와 같이, Holo-Reconstruction 모듈(113)은 홀로그래픽 프린지 패턴을 타겟 디스플레이의 구조에 맞게 전파(Propagation)하여 홀로그램을 생성하고, 생성된 홀로그램에 대해 관찰자에 의해 관찰되는 영상을 2D 또는 3D로 생성한다.
이때, 생성하는 2D 또는 3D 영상의 데이터 포맷과 디스플레이 구조는 사용자의 선택에 의해 다양하게 결정될 수 있다.
도 6에는 Holo-Reconstruction 모듈(113)의 라이브러리 함수들을 나타내었다. Holo-Reconstruction 모듈(113)에 의한 복원 과정은, 고속화를 위해 GPU 병렬 처리로 수행가능하다.
5. Holo-Core 모듈
Holo-Core 모듈(120)은, 홀로그램 생성과 복원에 있어 필요한 처리들을 수행한다.
구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, Holo-Core 모듈(120)은 홀로그램 생성과 복원에 있어 요구되는, 오브젝트의 3D 정보를 표시할 수 있는 Complex field를 수치적으로 계산하기 위한 처리와 Phase Extraction, 메쉬 정보에 의한 홀로그램 생성 및 기록을 위한 부호화와 Localization을 수행한다.
또한, Holo-Core 모듈(120)은 다양한 데이터들에 대한 구조 및 포맷을 정의하며, 이를 처리하기 위한 XML 파싱을 수행한다.
도 8에는 Holo-Core 모듈(120)의 라이브러리 함수들을 나타내었다. Holo-Core 모듈(120)에 의한 홀로그램 처리 과정은, 고속화를 위해 GPU 병렬 처리로 수행가능하다.
6. 디지털 홀로그램 응용 시스템
도 9는, 도 1에 도시된 디지털 홀로그램 응용 방법을 수행할 수 있는 시스템을 도시한 도면이다. 디지털 홀로그램 응용 시스템은, 도 9에 도시된 바와 같이, 통신부(210), 프로세서(220) 및 저장부(230)를 포함하는 컴퓨팅 시스템이다.
통신부(210)는 외부 기기 및 외부 네트워크와 통신하여 3D 정보와 홀로그램 정보를 획득하고 전달하기 위한 통신 수단이다.
프로세서(220)는 전술한 홀로그램 응용을 위한 데이터 변환, 홀로그램 생성, 홀로그램 복원, 홀로그램 처리을 수행하기 위한 구성으로, CPU와 다수의 GPU들로 구성된다.
저장부(230)는 프로세서(220)가 전술한 기능들을 수행함에 있어 필요한 저장공간을 제공한다.
7. 변형예
지금까지, 디지털 홀로그램 응용 시스템 및 방법에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 디지털 홀로그램 응용 시스템 및 방법을 활용하여, 시뮬레이션(에뮬레이터)이나 신규 알고리즘 개발에 적용할 수 있으며, 다양한 3D 영상을 출력할 수 있는 홀로그램 콘텐츠 제작을 위한 저작도구를 개발하는데 사용이 가능하다.
또한, 실제와 똑같은 3D 입체 광고판이나, 3D 지도, 건축모형, 박물관 유물전시 등에 사용되어질 수 있다
본 발명의 실시예들에 따르면, 홀로그램 생성, 처리, 변환, 시뮬레이션, 디스플레이 등의 핵심 기능과 부가 기능을 공통된 API를 기반으로 활용할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 다양한 3D 정보와 홀로그램 간 자유로운 변환을 간편하게 할 수 있게 된다.
나아가, 본 발명의 실시예들에 따르면, GPU 병렬 처리를 기반으로, 홀로그램을 고속으로 처리할 수 있어, 다양한 알고리즘을 활용 및 융합하여 홀로그램 처리 방법을 개발하거나 다양한 형태의 홀로그램 콘텐츠 생성, 시뮬레이션 및 시스템을 구축할 수 있게 된다.
한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110 : Holo-API 모듈
111 : Holo-IO 모듈
112 : Holo-Generation 모듈
113 : Holo-Reconstruction 모듈
120 : Holo-Core 모듈

Claims (12)

  1. 3D 모델을 입력받는 단계;
    입력된 3D 모델에 대해, 디스플레이 구조의 차이에 따른 변환을 수행하는 단계;
    변환된 3D 모델에 대해, 데이터 포맷의 차이에 따른 변환을 수행하는 단계;
    변환된 3D 모델로부터 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성하는 단계;
    홀로그래픽 프린지 패턴을 입력받는 단계;
    입력된 홀로그래픽 프린지 패턴으로부터 홀로그램을 생성하는 단계; 및
    생성된 홀로그램으로부터 3D 모델을 생성하는 단계;를 포함하고,
    홀로그램 생성 단계는,
    홀로그래픽 프린지 패턴을 타겟 디스플레이의 구조에 맞게 전파(Propagation)하여 홀로그램을 생성하고,
    3D 모델 생성 단계는,
    생성된 홀로그램에 대해 관찰자에 의해 관찰되는 영상을 3D 모델로 생성하며,
    홀로그래픽 프린지 패턴 생성단계는,
    변환된 3D 모델을 가상의 공간에 전파(Propagation) 하는 단계; 및
    가상의 공간에 전파된 3D 모델을 부호화하여 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 응용 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    홀로그램을 입력받는 단계;
    입력된 홀로그램에 대해, 디스플레이 구조의 차이에 따른 변환을 수행하는 단계; 및
    변환된 홀로그램으로부터 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 응용 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    홀로그램 생성단계와 3D 모델 생성단계는,
    병렬 처리로 수행되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 응용 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    입력된 홀로그래픽 프린지 패턴으로부터 홀로그램을 생성하는 단계;
    생성된 홀로그램으로부터 2D 모델을 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 응용 방법.
  8. 청구항 2에 있어서,
    생성된 홀로그래픽 프린지 패턴으로부터 홀로그램을 생성하는 단계;
    생성된 홀로그램으로부터 3D 모델을 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 응용 방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    디스플레이 구조의 차이에 따른 변환 수행단계, 데이터 포맷의 차이에 따른 변환 수행단계 및 홀로그래픽 프린지 패턴 생성단계는,
    병렬 처리로 수행되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 응용 방법.
  10. 3D 모델을 입력받는 통신부; 및
    입력된 3D 모델에 대해 디스플레이 구조의 차이에 따른 변환을 수행하고, 변환된 3D 모델에 대해 데이터 포맷의 차이에 따른 변환을 수행하며, 변환된 3D 모델로부터 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성하는 프로세서;를 포함하고,
    통신부는,
    홀로그래픽 프린지 패턴을 입력받고,
    프로세서는,
    입력된 홀로그래픽 프린지 패턴을 타겟 디스플레이의 구조에 맞게 전파(Propagation)하여 홀로그램을 생성하고, 생성된 홀로그램에 대해 관찰자에 의해 관찰되는 영상을 3D 모델로 생성하며,
    프로세서는,
    변환된 3D 모델을 가상의 공간에 전파(Propagation) 하고, 가상의 공간에 전파된 3D 모델을 부호화하여 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 응용 시스템.
  11. 홀로그램 응용 방법에 있어서,
    홀로그래픽 프린지 패턴을 입력받는 단계;
    입력된 홀로그래픽 프린지 패턴으로부터 홀로그램을 생성하는 단계;
    생성된 홀로그램으로부터 3D 모델을 생성하는 단계;를 포함하고,
    홀로그램 생성 단계는,
    홀로그래픽 프린지 패턴을 타겟 디스플레이의 구조에 맞게 전파(Propagation)하여 홀로그램을 생성하고,
    3D 모델 생성 단계는,
    생성된 홀로그램에 대해 관찰자에 의해 관찰되는 영상을 3D 모델로 생성하며,
    홀로그램 응용 방법은,
    3D 모델을 입력받는 단계;
    입력된 3D 모델을 가상의 공간에 전파(Propagation) 하는 단계; 및
    가상의 공간에 전파된 3D 모델을 부호화하여 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 응용 방법.
  12. 홀로그래픽 프린지 패턴을 입력받는 통신부; 및
    입력된 홀로그래픽 프린지 패턴을 타겟 디스플레이의 구조에 맞게 전파(Propagation)하여 홀로그램을 생성하고, 생성된 홀로그램에 대해 관찰자에 의해 관찰되는 영상을 3D 모델로 생성하는 프로세서;를 포함하고,
    통신부는,
    3D 모델을 입력받으며,
    프로세서는,
    입력된 3D 모델을 가상의 공간에 전파(Propagation) 하고, 가상의 공간에 전파된 3D 모델을 부호화하여 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 응용 시스템.
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