KR102083875B1 - 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치 및 방법이 개시된다. 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치는 홀로그램을 획득하는 획득부와, 상기 홀로그램에 광원을 조사하여, 3차원의 홀로그래픽 영상을 복원하는 복원부와, 상기 복원된 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정하는 측정부와, 상기 측정된 홀로그래픽 영상의 깊이에 기초하여, 상기 홀로그래픽 영상에 대한 깊이 재현 품질을 분석하는 분석부를 포함할 수 있다.

Description

홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING QUALITY OF HOLOGRAPHIC IMAGE}
본 발명의 실시예는 홀로그램 복원 영상의 깊이 재현에 대한 품질을 측정하는 기술에 관한 것이다.
홀로그래픽 디스플레이 기술은 이상적인 3차원 디스플레이 기술로서, 빛의 회절, 간섭특성을 이용해 물체에 의한 파면을 그대로 재생함으로써, 사람의 눈에 실제로 물체가 존재하는 것과 동일한 효과를 주는 기술이다. 특히, 홀로그래픽 디스플레이 기술은 현재 3차원 디스플레이 산업에서 주로 사용되는 스테레오 방식과 달리, 조절-폭주(accommodation-convergence) 불일치가 없어 피로감과 어지러움이 없고, 시점에 따라 서로 다른 영상을 관찰할 수 있으며, 시청을 위한 부수적인 장치(예, 안경)가 필요 없어, 다수의 시청이 가능하다.
하지만, 현재 이상적인 홀로그래픽 디스플레이의 구현이 어려움에 따라, 홀로그래픽 디스플레이에 연관된 대부분의 연구는 디스플레이 소자 자체 또는 상용 가능한 디스플레이와 광학적, 기계적 장치들을 결합한 새로운 홀로그래픽 디스플레이 시스템에 관하여 진행되고 있다. 또한, 홀로그래픽 디스플레이의 콘텐츠로 사용되는 홀로그램을 생성하는 분야에 연관된 연구는 주로 계산 속도의 향상 또는 계산 복잡성 감소에 초점을 맞추고 있다. 앞으로, 홀로그래픽 디스플레이 기술이 계속해서 발전하고, 최종적으로 상용화되기 위해서는 이러한 연구들과 함께, 홀로그래픽 디스플레이에서 재현된 영상의 품질을 평가하는 기준을 성립하는 일 또한 필수적인데, 아직까지 홀로그래픽 재현 영상의 품질 평가에 대한 연구는 미비하다.
홀로그램의 복원 영상에 대한 품질을 구성하는 요소는 예컨대, 영상의 크기, 밝기, 선명도, 잡음, 시야각, 깊이감 등으로 구분할 수 있다. 홀로그래픽 영상 품질을 구성하는 요소 중, 특히 깊이감 표현은 3차원 영상 매체로서의 홀로그래픽 디스플레이의 주요한 특성 중 하나로, 깊이감의 정확도는 홀로그래픽 영상의 품질을 결정하는 주요 요소이다.
따라서, 홀로그래픽 영상의 품질을 평가하기 위해서는, 홀로그래픽 영상의 깊이를 용이하게 측정하는 기술이 필요하다.
본 발명의 실시예는 홀로그램을 이용하여 홀로그래픽 영상을 복원하고, 복원된 영상의 깊이와 원본 영상의 깊이를 비교한 결과에 기초하여, 상기 홀로그래픽 영상에 대한 깊이 재현 품질을 용이하게 분석하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치는 홀로그램을 획득하는 획득부와, 상기 홀로그램에 광원을 조사하여, 3차원의 홀로그래픽 영상을 복원하는 복원부와, 상기 복원된 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정하는 측정부와, 상기 측정된 홀로그래픽 영상의 깊이에 기초하여, 상기 홀로그래픽 영상에 대한 깊이 재현 품질을 분석하는 분석부를 포함할 수 있다.
상기 분석부는 상기 홀로그래픽 영상의 깊이를, 객체(object)와 연관된 원본 영상의 깊이와 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 깊이 재현 품질을 분석할 수 있다.
상기 획득부는 객체에 대한 RGB 밝기정보와 3차원 입체정보를 입력받고, 상기 입력된 RGB 밝기정보와 상기 3차원 입체정보를 이용하여 상기 홀로그램을 획득할 수 있다.
상기 획득부는 빔을 등분하여, 객체와 미러(mirror) 각각에 전달하는 빔 스플리터와, 상기 미러에서 반사된 빔에 대한, 상기 객체에서 반사된 빔의 간섭패턴에 대응하는, 상기 홀로그램을 획득하는 카메라를 포함할 수 있다.
상기 복원부는 상기 광원으로서, 레이저를 발생하는 레이저부와, 상기 발생된 레이저를 확대된 평면파로 출력하는 콜리메이터(collimator)와, 상기 확대된 평면파가 입사되면, 상기 평면파가 변조된 빛을 공간으로 반사시키는 공간광변조기와, 상기 공간광변조기에서 반사된 빛 중 적어도 일부를 방향을 변경하여 빈 공간으로 전파시키는 빔 스플리터를 포함할 수 있다.
상기 측정부는 상기 복원된 홀로그래픽 영상으로부터 3차원 정보를 검출하고, 상기 검출한 3차원 정보를 이용하여, 상기 복원된 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정할 수 있다.
상기 측정부는 복수의 렌즈가 서로 다른 위치에 배열되어, 상기 복원된 홀로그래픽 영상에 연관한 빛을 입력 받아 입력된 빛의 방향에 따라 상이한 위치로 전파하는 렌즈 어레이와, 상기 전파된 빛의 적어도 일부를 전달받고, 상기 전달된 빛을 이용하여, 상기 3차원 정보로서, 복수의 기초영상을 검출하는 이미지 센서를 포함할 수 있다.
상기 측정부는 상기 복수의 기초영상에서 동일한 물체점들을 검출하고, 상기 물체점들 간의 위치 차이를 비교하여, 상기 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정하는 측정 모듈부를 더 포함할 수 있다.
상기 측정부는 상기 복수의 기초영상에 연관된 광선을, 픽셀의 위치에 따라 서로 상이한 각도에 대응하는 빛만 전파시키는 가상의 핀홀 어레이로 전파시켜, 깊이면에서 상기 전파된 광선의 분포를 확인하고, 상기 확인된 분포에 기초하여, 상기 깊이면에서의 초점영상들을 구하며, 상기 초점영상들로부터 물체의 초점이 맺힌 깊이면을 검출하여, 상기 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정하는 측정 모듈부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 방법은 홀로그램을 획득하는 단계와, 상기 홀로그램에 광원을 조사하여, 3차원의 홀로그래픽 영상을 복원하는 단계와, 상기 복원된 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정하는 단계와, 상기 측정된 홀로그래픽 영상의 깊이와 원본 영상의 깊이를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 홀로그래픽 영상에 대한 깊이 재현 품질을 분석하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 홀로그램을 이용하여 홀로그래픽 영상을 복원하고, 복원된 영상의 깊이와 원본 영상의 깊이를 비교한 결과에 기초하여, 상기 홀로그래픽 영상에 대한 깊이 재현 품질을 용이하게 분석할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치의 구성 일례를 도시한 도면이다.
도 2는 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치에서의 홀로그램 생성에 대한 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치 내 획득부의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치 내 복원부의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치 내 복원부의 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치 내 측정부의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치 내 측정부에서 홀로그래픽 영상의 깊이 측정시, 이용되는 광선의 전파 특성을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치에서 구한 초점 영상들의 일례를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치의 구성 일례를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치(100)는 획득부(101), 복원부(103), 측정부(105) 및 분석부(107)를 포함할 수 있다.
획득부(101)는 홀로그램을, 컴퓨터 계산을 통해서 획득하거나, 또는 광학적인 방법을 통해 직접적으로 획득할 수 있다. 여기서, 획득부(101)는 객체(물체)에 대한 RGB(Red, Green, Blue) 밝기정보와 3차원 입체정보를 입력받고, 입력된 정보에 기초하여 컴퓨터 계산을 통해 홀로그램을 획득하거나, 또는 광학적인 방법을 통해 직접적으로 홀로그램을 획득할 수 있다. 예컨대, 획득부(101)는 도 2에 도시된 바와 같이, 입력정보로서, 3차원 객체의 RGB 밝기정보(201)와, 깊이맵(depth map) 또는 포인트클라우드(point cloud) 데이터 또는 3차원 메쉬(mesh) 모델 기반의 데이터 등 다양한 형태의 3차원 입체정보(203)를 입력받고, 입력된 입체정보를 이용하여, 컴퓨터 계산을 수행 함으로써, 디지털 홀로그램(205)을 생성할 수 있다.
계산을 통해 홀로그램을 획득할 경우, 획득부(101)는 다양한 알고리즘을 이용하여 홀로그램을 생성할 수 있으며, 예컨대, [수학식 1]과 같이, 평면파인 기준파와 물체파의 간섭패턴의 세기를 계산하는 방법을 이용하여 홀로그램을 획득할 수 있다. 이때, 획득부(101)는 3차원 객체 데이터를 포인트 클라우드 형태로 입력받고, (xj, yj, zj) 위치에 존재하고, 세기가 Aj인 각각의 물체점에 의한 간섭 패턴을 홀로그램 평면에서 중첩하여, 홀로그램 패턴(I(xα,yα))를 계산할 수 있다.
Figure 112014075850880-pat00001
광학적인 방법을 통해 홀로그램을 획득할 경우, 획득부(101)는 기준파와 물체파의 간섭 패턴을 CCD(Charge Coupled Device) 카메라로 촬영하는 방법, 광 스캐닝 방법 등을 이용하여 객체에 대한 디지털 홀로그램을 획득하거나, 또는 간섭 패턴을 필름과 같은 기록 매질에 기록하여, 객체에 대한 아날로그 홀로그램을 획득할 수 있다. 예컨대, 획득부(101)는 도 3에 도시된 바와 같이, 기준파와 물체파의 간섭패턴(즉, 기준파와 물체파가 서로 간섭하는 간섭 패턴)을 CCD 카메라로 촬영하여, 디지털 홀로그램을 획득 함으로써, 홀로그램을 직접 획득할 수 있다.
복원부(103)는 상기 획득된 홀로그램에 레이저, LED(Light Emitting Diode), 또는 백색광 등의 광원을 조사하여, 3차원의 홀로그래픽 영상(즉, 홀로그램의 재현 영상)을 광학적으로 복원할 수 있다. 복원부(103)는 디지털 홀로그램의 광학적 복원을 위해 예컨대, 레이저 또는 LED 등의 광원을 발생하는 광원부, 공간광변조기(SLM: Spatial Light Modulator) 및 렌즈, 미러 등의 광학계를 포함할 수 있다.
측정부(105)는 상기 광학적으로 복원된 3차원의 홀로그래픽 영상을 집적영상 기법으로 촬영하여 3차원 정보(예컨대, 기초영상)를 검출하고, 상기 생성한 3차원 정보를 이용하여, 상기 복원된 3차원의 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정할 수 있다. 구체적으로, 측정부(105)는 렌즈 어레이, 이미지 센서 및 측정 모듈부를 포함할 수 있다.
렌즈 어레이는 복수의 렌즈가 서로 다른 위치에 배열되어, 상기 복원된 홀로그래픽 영상에 연관한 빛을 입력 받아 입력된 빛의 방향에 따라 상이한 위치로 각각 전파할 수 있다. 여기서, 상기 복원된 홀로그래픽 영상에 연관한 빛은 복원부(103) 내 광원부에서 발생된 레이저가 공간광변조기에 의해 변조되어 전파된 빛일 수 있다.
이미지 센서는 상기 전파된 빛의 적어도 일부를 전달받고, 상기 전달된 빛을 이용하여, 상기 3차원 정보로서, 복수의 기초영상을 생성할 수 있다.
측정 모듈부는 상기 복수의 기초영상에서 동일한 물체점들을 검출하고, 상기 물체점들 간의 위치 차이를 비교하여, 상기 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정할 수 있다.
다른 일례로서, 측정 모듈부는 깊이면에서 핀홀 어레이를 통과한 상기 전파된 광선의 분포를 계산하고, 상기 계산된 분포에 기초하여, 상기 깊이면에서의 초점영상들을 구하며, 상기 초점영상들로부터 물체의 초점이 맺힌 깊이면을 검출하여, 상기 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정할 수 있다.
분석부(107)는 측정된 홀로그래픽 영상의 깊이에 기초하여, 상기 홀로그래픽 영상에 대한 깊이 재현 품질을 분석할 수 있다. 이때, 분석부(107)는 측정된 홀로그래픽 영상의 깊이를, 객체(object)와 연관된 원본 영상의 깊이와 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 깊이 재현 품질을 분석할 수 있다.
분석부(107)는 측정부(105)에서 측정한 홀로그램 광학적 복원 영상의 깊이 정보와 원본 객체의 깊이 정보를 비교하여 홀로그램 재현을 통하여 얼마나 원본 객체의 깊이를 정확하게 재현하고 있는지를 평가하는 기능을 제공할 수 있다.
구체적으로, 분석부(107)는 원본 깊이와 측정 깊이 사이의 관계를 구하여 깊이축 방향으로의 선형/비선형성 특성, 가로-세로축 방향의 위치에 따른 복원 영상의 깊이 재현 정확도, 관찰 각도에 따른 깊이 재현 정확도, 깊이별 깊이 해상도 등의 결과를 분석하여 홀로그램 생성 및 압축/부호화 등의 홀로그램 신호 처리 알고리즘 또는 홀로그램의 광학적 획득 환경, 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 평가할 수 있다. 분석부(107)는 평가 결과에 기초하여, 품질 저하를 일으키는 요소들을 분석 함으로써, 품질 향상에 효과적으로 활용할 수 있게 한다.
예컨대, [수학식 1]를 이용하여 생성된 홀로그램에 대해, 도 5에 도시된 바와 같이, 레이저, 콜리메이터(collimator), 공간광변조기(SLM) 및 빔 스플리터를 포함하는 복원부(103)를 이용하여, 3차원의 홀로그래픽 영상을 광학적으로 복원한 경우, 분석부(107)는 상기 복원을 통해 재현한 영상 분석시, 깊이 재현 정확도에 영향을 줄 수 있는 요소로서, 광원의 파장, 콜리메이터(collimator)의 렌즈 위치(깊이 방향, 가로-세로 방향) 및 왜곡 정도, 홀로그램 생성 입력 파라미터 (파장, 픽셀피치, 단위 당 깊이 값) 등을 분석할 수 있다.
이때, 복원된 홀로그래픽 영상과 객체와 연관된 원본 영상의 객체의 깊이 정보가 깊이축 방향으로 서로 선형적인 관계를 갖고, 차이가 있을 경우, 품질 저하 요소는 광원의 파장, 홀로그램 생성 파라미터 중 단위 당 깊이 값 또는 파장일 가능성이 크다. 반면, 복원 영상과 원본 객체의 깊이 정보가 비선형적일 경우, 품질 저하 요소는 상기 관계에 따라 콜리메이터(collimator) 렌즈의 위치, 픽셀 피치의 크기 중 하나일 가능성이 크다.
또한, 가로-세로축 방향의 위치에 따른 복원 영상의 깊이 재현 정확도 차이가 있을 경우 콜리메이터 렌즈의 왜곡이 품질 저하 요소일 가능성이 크다.
결과적으로, 분석부(107)는 원본 객체의 깊이 정보와 홀로그램 재현 영상의 깊이 정보를 비교하여, 깊이 정보 간의 관계를 구하여, 품질 저하 요인을 더 효율적으로 분석할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치(100)는 홀로그램으로부터 광학적으로 복원되는 3차원 입체 재현 영상의 깊이를 측정할 수 있고, 측정된 3차원 입체 재현 영상의 깊이 정보와 3차원 원본 객체의 깊이 정보와 비교함으로써, 홀로그램의 깊이 재현 품질을 객관적으로 평가할 수 있다. 깊이 재현 품질 평가는 홀로그램 생성 및 압축/부호화 등의 홀로그램 신호처리 알고리즘의 성능 향상, 홀로그램 직접 획득 환경의 개선 및 홀로그래픽 디스플레이의 광학적 성능 개선 등에도 효과적으로 활용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치 내 획득부의 일례를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치 내 획득부(300)는 빔 스플리터(beam splitter)(301), 미러(mirror)(303) 및 카메라(305)를 포함할 수 있다.
빔 스플리터(301)는 빔을 등분하여, 객체(object)(307)와 미러(303) 각각에 전달할 수 있다. 즉, 빔 스플리터(301)는 가간섭성 빔(coherent light beam)이 입력되면, 입력된 가간섭성 빔을 나누어, 상기 가간섭성 빔의 일부를 일루미네이션 빔(illumination beam)으로서, 객체(307)에 전달하고, 상기 가간섭성 빔의 나머지 일부를 미러(303)에 전달할 수 있다. 여기서, 객체(307)는 일루미네이션 빔에 기초하여 물체파(object wave)를 발생하여, 카메라(305)에 전달할 수 있다.
미러(303)는 빔 스플리터(301)로부터 제공된 빔을 반사시켜, 기준파(reference wave)로서, 카메라(305)에 제공할 수 있다.
카메라(305)는 예컨대, CCD(Charge Coupled Device) 카메라일 수 있으며, 객체(307)로부터 제공된 물체파와 미러(303)로부터 제공된 기준파를 이용하여, 객체(307)에 대한 디지털 홀로그램을 획득할 수 있다. 이때, 카메라(305)는 미러(303)에서 반사된 빔에 대한, 객체(307)에서 반사된 빔의 간섭패턴에 대응하는, 홀로그램을 획득할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치 내 복원부의 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치 내 복원부(400)는 레이저, LED, 백색광 등의 광원을 발생하는 광원부(401), 공간광변조기(403) 및 렌즈, 미러 등의 광학계(405)를 포함할 수 있다.
복원부(400)는 디지털 홀로그램(예컨대, 프린지 패턴)이 입력되면, 디지털 홀로그램에 광원을 조사하여, 3차원의 홀로그래픽 영상을 광학적으로 복원할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치 내 복원부의 일례를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치 내 복원부(500)는 홀로그램을 광학적으로 복원할 수 있는 장치로서, 레이저부(501), 콜리메이터(collimator)(503), 공간광변조기(SLM: Spatial Light Modulator)(505) 및 빔 스플리터(507)를 포함할 수 있다.
레이저부(501)는 레이저를 발생하여, 홀로그램에 조사할 수 있다. 여기서, 홀로그램은 공간광변조기(SLM) 위치에 존재할 수 있다.
콜리메이터(503)는 발생된 레이저를 확대된 평면파로 출력할 수 있다.
공간광변조기(505)는 홀로그램을 재생하는 디스플레이일 수 있으며, 콜리메이터(503)에서 출력된 평면파가 빔 스플리터(507)를 투과하여 입사되면, 입사된 평면파가 변조된 빛을 공간으로 반사시킬 수 있다.
빔 스플리터(507)는 상기 출력된 평면파를 투과시켜 공간광변조기(505)에 전달할 수 있다. 또한, 빔 스플리터(507)는 공간광변조기(505)에서 반사된 빛 중 적어도 일부를 방향을 변경시켜 분리하여, 원하는 위치에 상을 맺혀, 홀로그래픽 영상을 복원할 수 있다.
홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치는 아날로그 홀로그램의 광학적 복원을 위해서는 홀로그램이 기록된 매질에 LED 또는 백색광을 적절한 각도로 조사함으로써, 홀로그래픽 3차원 영상을 재현할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치 내 측정부의 일례를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치 내 측정부(600)는 홀로그램의 광학적 재현 영상의 깊이를 측정하는 장치로서, 렌즈 어레이(예컨대, 마이크로 렌즈 어레이, MLA: Micro Lens Array)(601)와 이미지 센서(603)로 구성될 수 있다.
이러한 측정부(600)는 집적영상(Integral Imaging) 기법을 사용하여 홀로그램 재현 영상을 촬영할 수 있다.
측정부(600)는 3차원 객체를 집적영상으로 촬영하는 경우, 렌즈 어레이(601)를 통하여 이미지 센서(603)에서 기초영상들(elemental images)을 검출할 수 있다. 여기서, 기초영상들(elemental images)은 서로 다른 위치에 있는 각각의 렌즈를 통해 들어온 빛(광선)이 방향별로 분리되어 기록된 영상들이다. 또한, 집적영상(integral imaging)은 이러한 모든 기초영상들이 함께 기록된 영상을 의미한다.
즉, 측정부(600)는 집적영상 기법을 적용하여 홀로그램 재현 영상을 촬영함으로써, 홀로그램 재현 영상의 방향별, 위치별 광선 분포 정보를 획득하여 3차원 정보를 생성할 수 있다.
이후, 측정부(600)는 상기 생성한 홀로그램 광학적 복원 영상의 3차원 정보로부터 깊이 정보를 추출하여 측정하되, 다양한 방법을 이용하여 깊이 정보를 측정할 수 있다.
측정부(600)는 예컨대, 측정 모듈부를 이용하여, 각 기초영상들에서 동일한 물체점들을 검출하고, 검출된 물체점들 간의 위치 차이를 비교하여 깊이를 측정하거나, 또는 수치적 집적영상 복원(CIIR: computational integral imaging reconstruction) 기법 기반으로 다양한 깊이면에서의 초점 영상들로부터 물체점의 초점이 맺히는 깊이면을 찾아 깊이를 측정 함으로써, 깊이 정보를 측정할 수 있다.
수치적 집적영상 복원 기법을 기반으로 하는 깊이 측정 방법 이용시, 집적 영상을 광학적으로 복원하기 위해서, 측정부(600)는 집적 영상 앞에 가상의 핀홀 어레이를 둔다고 가정하여, 여러 깊이의 초점 영상들을 계산할 수 있다.
여기서, 기초영상과 핀홀 사이의 거리는 획득에 사용된 렌즈 어레이 렌즈의 초점거리가 되도록 배열된다고 가정하며, 기초 영상 각 픽셀의 위치에 따라 상이한 방향의 빛만 핀홀을 통과할 수 있다.
측정부(600)는 집적 영상의 모든 픽셀에 대해 이러한 광선의 전파 과정을 계산하여 임의의 깊이면에서, 세기 분포(즉, 전파된 광선의 분포량)를 구하면, 해당 깊이면에서의 초점영상을 구할 수 있다. 측정부(600)는 상기 초점영상들로부터 물체의 초점이 잘 맺힌 깊이면을 찾아 깊이를 측정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치에서 구한 초점 영상들의 일례를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치는 수치적 집적영상 복원(CIIR) 기법을 이용해 여러 깊이면에서의 초점 영상들을 구할 수 있다.
집적 영상으로부터 획득한 초점 영상들을 통해, 서로 다른 두 물체가 각각 다른 깊이면에서 초점이 잘 맺히는 것을 확인할 수 있다.
이를 바탕으로, 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치는 각 물체의 깊이를 측정할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 단계 901에서, 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치는 홀로그램을 획득할 수 있다.
이때, 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치는 객체에 대한 RGB 밝기정보와 3차원 입체정보를 입력받고, 상기 입력된 RGB 밝기정보와 상기 3차원 입체정보를 이용하여 상기 홀로그램을 획득할 수 있다.
또한, 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치는 빔 스플리터를 통해, 빔을 등분하여, 객체와 미러 각각에 전달하고, 카메라를 통해, 상기 미러에서 반사된 빔에 대한, 상기 객체에서 반사된 빔의 간섭패턴에 대응하는, 상기 홀로그램을 획득할 수 있다.
단계 903에서, 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치는 상기 홀로그램에 광원을 조사하여, 3차원의 홀로그래픽 영상을 복원할 수 있다.
이때, 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치는 레이저부를 통해, 상기 광원으로서, 레이저를 발생하고, 콜리메이터(collimator)를 통해, 상기 발생된 레이저를 확대된 평면파로 출력할 수 있다. 또한, 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치는 공간광변조기를 통해, 상기 확대된 평면파가 입사되면, 상기 평면파를 변조하여 공간으로 반사시키고, 빔 스플리터를 통해, 상기 공간광변조기에서 반사되는 변조된 평면파 중 적어도 일부의 방향을 변경하여 빈 공간으로 전파시켜 상기 홀로그래픽 영상을 복원할 수 있다.
단계 905에서, 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치는 상기 복원된 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정할 수 있다.
홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치는 상기 복원된 홀로그래픽 영상으로부터 3차원 정보를 생성하고, 상기 생성한 3차원 정보를 이용하여, 상기 복원된 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정할 수 있다.
3차원 정보를 생성시, 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치는 렌즈 어레이를 통해, 상기 복원된 홀로그래픽 영상에 연관한 빛을 입력 받아, 입력된 빛의 방향에 따라 상이한 위치로 각각 전파하고, 이미지 센서를 통해, 상기 전파된 빛의 적어도 일부를 전달받고, 상기 전달된 빛을 이용하여, 상기 3차원 정보로서, 복수의 기초영상을 검출할 수 있다.
또한, 3차원 정보를 이용한 홀로그래픽 영상의 깊이 측정시, 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치는 측정 모듈부를 통해, 상기 복수의 기초영상에서 동일한 물체점들을 검출하고, 상기 물체점들 간의 위치 차이를 비교하여, 상기 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정할 수 있다.
다른 일례로서, 3차원 정보를 이용한 홀로그래픽 영상의 깊이 측정시, 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치는 상기 복수의 기초영상에 연관된 광선을, 픽셀의 위치에 따라 서로 상이한 각도에 대응하는 빛만 전파시키는 가상의 핀홀 어레이로 전파시켜, 깊이면에서 상기 전파된 광선의 분포를 확인하고, 상기 확인된 분포에 기초하여, 상기 깊이면에서의 초점영상들을 구하며, 상기 초점영상들로부터 물체의 초점이 맺힌 깊이면을 검출하여, 상기 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정할 수 있다.
단계 907에서, 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치는 측정된 홀로그래픽 영상의 깊이에 기초하여, 상기 홀로그래픽 영상에 대한 깊이 재현 품질을 분석할 수 있다. 이때, 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치는 상기 측정된 홀로그래픽 영상의 깊이와 원본 영상의 깊이를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 홀로그래픽 영상에 대한 깊이 재현 품질을 분석할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치
101: 획득부 103: 복원부
105: 측정부 107: 분석부

Claims (18)

  1. 홀로그램을 획득하는 획득부;
    상기 홀로그램에 광원을 조사하여, 3차원의 홀로그래픽 영상을 복원하는 복원부;
    상기 복원된 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정하는 측정부; 및
    상기 측정된 홀로그래픽 영상의 깊이에 기초하여, 상기 홀로그래픽 영상에 대한 깊이 재현 품질을 분석하는 분석부
    를 포함하는 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분석부는,
    상기 홀로그래픽 영상의 깊이를, 객체(object)와 연관된 원본 영상의 깊이와 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 깊이 재현 품질을 분석하는
    홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 획득부는,
    객체에 대한 RGB 밝기정보와 3차원 입체정보를 입력받고, 상기 입력된 RGB 밝기정보와 상기 3차원 입체정보를 이용하여 상기 홀로그램을 획득하는
    홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 획득부는,
    빔을 등분하여, 객체와 미러(mirror) 각각에 전달하는 빔 스플리터; 및
    상기 미러에서 반사된 빔에 대한, 상기 객체에서 반사된 빔의 간섭패턴에 대응하는, 상기 홀로그램을 획득하는 카메라
    를 포함하는 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복원부는,
    상기 광원으로서, 레이저를 발생하는 레이저부;
    상기 발생된 레이저를 확대된 평면파로 출력하는 콜리메이터(collimator);
    상기 확대된 평면파가 입사되면, 상기 평면파가 변조된 빛을 공간으로 반사시키는 공간광변조기; 및
    상기 공간광변조기에서 반사된 빛 중 적어도 일부를 방향을 변경하여 전파시키는 빔 스플리터
    를 포함하는 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 복원된 홀로그래픽 영상으로부터 3차원 정보를 검출하고, 상기 검출한 3차원 정보를 이용하여, 상기 복원된 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정하는
    홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 측정부는,
    복수의 렌즈가 서로 다른 위치에 배열되어, 상기 복원된 홀로그래픽 영상에 연관한 빛을 입력 받아 입력된 빛의 방향에 따라 상이한 위치로 전파하는 렌즈 어레이; 및
    상기 전파된 빛의 적어도 일부를 전달받고, 상기 전달된 빛을 이용하여, 상기 3차원 정보로서, 복수의 기초영상을 검출하는 이미지 센서
    를 포함하는 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 복수의 기초영상에서 동일한 물체점들을 검출하고, 상기 물체점들 간의 위치 차이를 비교하여, 상기 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정하는 측정 모듈부
    를 더 포함하는 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 측정부는,
    상기 복수의 기초영상에 연관된 광선을, 픽셀의 위치에 따라 서로 상이한 각도에 대응하는 빛만 전파시키는 가상의 핀홀 어레이로 전파시켜, 깊이면에서 상기 전파된 광선의 분포를 확인하고, 상기 확인된 분포에 기초하여, 상기 깊이면에서의 초점영상들을 구하며, 상기 초점영상들로부터 물체의 초점이 맺힌 깊이면을 검출하여, 상기 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정하는 측정 모듈부
    를 더 포함하는 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 장치.
  10. 홀로그램을 획득하는 단계;
    상기 홀로그램에 광원을 조사하여, 3차원의 홀로그래픽 영상을 복원하는 단계;
    상기 복원된 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정하는 단계; 및
    상기 측정된 홀로그래픽 영상의 깊이에 기초하여, 상기 홀로그래픽 영상에 대한 깊이 재현 품질을 분석하는 단계
    를 포함하는 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 홀로그래픽 영상에 대한 깊이 재현 품질을 분석하는 단계는,
    상기 홀로그래픽 영상의 깊이를, 객체(object)와 연관된 원본 영상의 깊이와 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여, 상기 깊이 재현 품질을 분석하는 단계
    를 포함하는 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 홀로그램을 획득하는 단계는,
    객체에 대한 RGB 밝기정보와 3차원 입체정보를 입력받고, 상기 입력된 RGB 밝기정보와 상기 3차원 입체정보를 이용하여 상기 홀로그램을 획득하는 단계
    를 포함하는 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 홀로그램을 획득하는 단계는,
    빔 스플리터에서, 빔을 등분하여, 객체와 미러(mirror) 각각에 전달하는 단계; 및
    카메라에서, 상기 미러에서 반사된 빔에 대한, 상기 객체에서 반사된 빔의 간섭패턴에 대응하는, 상기 홀로그램을 획득하는 단계
    를 포함하는 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 홀로그래픽 영상을 복원하는 단계는,
    레이저부에서, 상기 광원으로서, 레이저를 발생하는 단계;
    콜리메이터(collimator)에서, 상기 발생된 레이저를 확대된 평면파로 출력하는 단계;
    공간광변조기에서, 상기 확대된 평면파가 입사되면, 상기 평면파가 변조된 빛을 공간으로 반사시키는 단계; 및
    빔 스플리터에서, 상기 공간으로 반사된 빛 중 적어도 일부를 방향을 변경하여 전파시키는 단계
    를 포함하는 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 복원된 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정하는 단계는,
    상기 복원된 홀로그래픽 영상으로부터 3차원 정보를 검출하는 단계; 및
    상기 검출한 3차원 정보를 이용하여, 상기 복원된 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정하는 단계
    를 포함하는 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 3차원 정보를 검출하는 단계는,
    렌즈 어레이에서, 상기 복원된 홀로그래픽 영상에 연관한 빛을 입력 받아 입력된 빛의 방향에 따라 상이한 위치로 전파하는 단계; 및
    이미지 센서에서, 상기 전파된 빛의 적어도 일부를 전달받고, 상기 전달된 빛을 이용하여, 상기 3차원 정보로서, 복수의 기초영상을 검출하는 단계
    를 포함하는 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 검출한 3차원 정보를 이용하여, 상기 복원된 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정하는 단계는,
    측정 모듈부에서, 상기 복수의 기초영상에서 동일한 물체점들을 검출하고, 상기 물체점들 간의 위치 차이를 비교하여, 상기 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정하는 단계
    를 포함하는 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 검출한 3차원 정보를 이용하여, 상기 복원된 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정하는 단계는,
    측정 모듈부에서, 상기 복수의 기초영상에 연관된 광선을, 픽셀의 위치에 따라 서로 상이한 각도에 대응하는 빛만 전파시키는 가상의 핀홀 어레이로 전파시켜, 깊이면에서 상기 전파된 광선의 분포를 확인하고, 상기 확인된 분포에 기초하여, 상기 깊이면에서의 초점영상들을 구하며, 상기 초점영상들로부터 물체의 초점이 맺힌 깊이면을 검출하여, 상기 홀로그래픽 영상의 깊이를 측정하는 단계
    를 포함하는 홀로그래픽 영상에 대한 품질 측정 방법.
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