KR102144473B1 - APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING 3-Dimension HOLOGRAM IMAGE - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 3D 홀로그램 생성 장치 및 방법은 깊이 지도에서 이미지 영역과 노이즈 영역으로 구분한 후에 상기 이미지 영역과 노이즈 영역의 경계 영역에서 깊이에 따른 요소 프린지 패턴의 크기를 계산하고, 인접한 상기 이미지 영역 및 노이즈 영역의 요소 프린지 패턴의 크기를 비교하여 상기 노이즈 영역의 요소 프린지 패턴의 크기가 상기 이미지 영역의 요소 프린지 패턴의 크기보다 큰 것을 노이즈 픽셀로 검출하여 상기 깊이 지도에서 상기 노이즈 픽셀을 제거함으로써 재생 깊이 지도를 생성하고, 이렇게 생성된 재생 깊이 지도를 이용하여 홀로그램을 생성하여 노이즈가 없는 선명한 홀로그램 이미지를 얻을 수 있다.The apparatus and method for generating a 3D hologram according to the present invention calculates the size of an element fringe pattern according to the depth in the boundary area between the image area and the noise area after dividing the image area and the noise area in the depth map, and the adjacent image area and Reproduction depth by comparing the size of the element fringe pattern in the noise area and detecting a size larger than the size of the element fringe pattern in the image area as a noise pixel and removing the noise pixel from the depth map. A map is generated, and a hologram is generated using the generated reproduction depth map to obtain a clear holographic image without noise.

Description

3D 홀로그램 생성 장치 및 3D 홀로그램 생성 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING 3-Dimension HOLOGRAM IMAGE}3D hologram generation device and 3D hologram generation method {APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING 3-Dimension HOLOGRAM IMAGE}

본 발명은 3D 홀로그램 생성 장치 및 3D 홀로그램 생성 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 깊이 지도의 노이즈 제거로 선명한 홀로그램 이미지를 얻을 수 있는 3D 홀로그램 생성 장치 및 3D 홀로그램 생성 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a 3D hologram generating apparatus and a 3D hologram generating method, and more specifically, to a 3D hologram generating apparatus and a 3D hologram generating method capable of obtaining a clear holographic image by removing noise from a depth map.

최근, 입체(3차원) 영상과 영상 재생 기술에 대한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 입체 영상 관련 미디어는 시각 정보의 수준을 한 차원 더 높여주는 새로운 개념의 실감 영상 미디어로서 차세대 영상장치를 주도할 것으로 예상된다. 기존의 2차원 영상 시스템은 평면 영상을 제공하지만, 3차원 영상 시스템은 물체가 가지고 있는 실제 영상 정보를 관찰자에게 보여주는 관점에서 궁극적인 영상 구현 기술이라고 할 수 있다.Recently, studies on stereoscopic (3D) images and image reproducing technologies have been actively conducted. Media related to 3D images is expected to lead the next generation of imaging devices as a new concept of realistic image media that raises the level of visual information to the next level. Existing 2D imaging systems provide flat images, but 3D imaging systems can be said to be the ultimate image realization technology from the viewpoint of showing actual image information possessed by an object to an observer.

입체 영상을 재생하기 위한 방법 중에서는 홀로그래피(Holography) 방식은 레이저를 이용하여 제작한 홀로그래피를 관측시 특수 안경을 장착하지 않고도 실물과 동일한 입체 영상을 느낄 수 있는 방식이다. 따라서, 홀로그래피 방식은 입체감이 뛰어나며 관측자가 피로감 없이 입체 영상을 느낄 수 있는 가장 이상적인 방식으로 알려져 있다.Among the methods for reproducing a 3D image, the holography method is a method that allows you to feel the same 3D image as the real object without wearing special glasses when observing the holography produced by using a laser. Therefore, the holography method is known as the most ideal method for having an excellent 3D effect and allowing an observer to feel a 3D image without fatigue.

홀로그래피 방식은 물체에서 반사된 광(물체파)과 간섭성이 있는 광(기준파)을 겹쳐서 얻어지는 간섭 신호를 기록하고, 이를 재생하는 원리를 이용하는 것이다. 간섭성이 높은 레이저 광을 사용하여 물체에 부딪쳐 산란되는 물체파를 또 다른 방향에서 입사된 기준파와 만나게 하여 형성된 간섭 무늬를 산진 필름에 기록하는 것을 홀로그램이라고 한다. 물체파와 기준파가 만날 때, 간섭에 의한 간섭 무늬를 형성하는데, 이 간섭 무늬에 물체의 진폭과 위상 정보가 함께 기록된다. 이렇게 기록된 간섭 무늬에 참조 광을 조사하여 홀로그램에 기록된 입체성을 입체 영상으로 복원하는 것을 홀로그래피라 한다.The holography method uses the principle of recording an interference signal obtained by superimposing light reflected from an object (object wave) and light with coherence (reference wave), and reproducing it. An object wave scattered by colliding with an object using a highly coherent laser light is referred to as a hologram to record an interference pattern formed by encountering a reference wave incident from another direction on a scattering film. When the object wave and the reference wave meet, an interference fringe due to interference is formed, in which the amplitude and phase information of the object are recorded together. Reconstructing the stereoscopicity recorded in the hologram into a stereoscopic image by irradiating reference light onto the recorded interference fringe is called holography.

홀로그램을 저장, 전송 및 영상처리를 위해 컴퓨터에 의해 생성하는 방법으로서, 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH: Computer Generated Hologram)이 개발되었다.As a method of generating holograms by a computer for storage, transmission and image processing, a computer generated hologram (CGH) has been developed.

컴퓨터 생성 홀로그램(CGH)은 컴퓨터를 이용하여 물체 광과 참조 광 사이의 간섭 패턴을 계산하여 홀로그램 간섭 패턴 데이터를 생성하고, 생성된 홀로그램 간섭 패턴 데이터를 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator; SLM)에 전송한 후, 레이저를 이용한 참조 광을 공간 광 변조기(SLM)에 조사하여 공간 광 변조기에서 구현되는 홀로그램 간섭 패턴에 대응되는 입체 영상을 복원하여 재생하게 된다.Computer-generated hologram (CGH) generates holographic interference pattern data by calculating an interference pattern between object light and reference light using a computer, and transmits the generated holographic interference pattern data to a spatial light modulator (SLM). Thereafter, a reference light using a laser is irradiated to a spatial light modulator (SLM) to restore and reproduce a stereoscopic image corresponding to a holographic interference pattern implemented in the spatial light modulator.

최근에는, 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH) 생성시 사용자의 관심 영역에만 홀로그램 영상을 생성함으로써 고속화된 디지털 홀로그램 생성이 가능한 서브 홀로그램(sub hologram) 방식이 적용되고 있다. 이때, 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH)는 3차원 영상 정보인 깊이 지도(depth map)를 바탕으로 각 점을 나타내는 요소 프린지 패턴의 중첩을 통해 하나의 패턴을 나타내는데, 서브 홀로그램(sub hologram) 방식을 적용하게 되면 깊이(depth)에 따른 요소 프린지 패턴(principle fringe pattern)의 크기가 달라진다.Recently, a sub hologram method capable of generating a high-speed digital hologram by generating a hologram image only in an area of interest of a user when generating a computer-generated hologram (CGH) has been applied. At this time, the computer-generated hologram (CGH) represents one pattern by overlapping element fringe patterns representing each point based on a depth map, which is 3D image information, and a sub hologram method is applied. If so, the size of the principle fringe pattern varies according to the depth.

도 1은 요소 프린지 패턴의 중첩 시 노이즈 픽셀과 이미지 픽셀의 역향을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a reverse direction between a noise pixel and an image pixel when an element fringe pattern is overlapped.

도 1에서 알 수 있듯이, 이미지 픽셀(image pixel)에 비해 노이즈 픽셀(noise pixel)의 요소 프린지 패턴의 크기가 더 크다면 인접한 이미지 픽셀의 정보들이 잃게 된다. 이는 홀로그램 복원 이미지에 영향을 미치며 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH) 생성 전에 깊이 지도에서 노이즈의 제거가 필요하게 된다.As can be seen from FIG. 1, if the size of the element fringe pattern of the noise pixel is larger than that of the image pixel, information of adjacent image pixels is lost. This affects the holographic reconstructed image, and noise removal from the depth map is required before computer-generated hologram (CGH) generation.

즉, 종래 기술의 3D 홀로그램 생성 방법은 깊이 지도의 노이즈로 인해 서브 홀로그램 방식의 컴퓨터 생성 홀로그램 생성 과정에서 노이즈 픽셀의 요소 프린지 패턴이 이미지 픽셀의 요소 프린지 패턴을 덮어 홀로그램 이미지의 질을 저하시키는 문제점이 있다.In other words, the conventional 3D hologram generation method has a problem in that the element fringe pattern of the noise pixel covers the element fringe pattern of the image pixel in the process of generating a sub-hologram type computer-generated hologram due to the noise of the depth map, reducing the quality of the holographic image. have.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH) 생성 전에 깊이 지도에서 노이즈를 제거 할 수 있는 3D 홀로그램 생성 장치 및 3D 홀로그램 생성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above-described conventional problem, and the present invention provides a 3D hologram generating device and a 3D hologram generating method capable of removing noise from a depth map before generating a computer generated hologram (CGH). have.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 시스템으로부터 수신된 깊이 지도에서 이미지 영역과 노이즈 영역으로 구분한 후에 상기 이미지 영역과 노이즈 영역의 경계 영역에서 깊이에 따른 요소 프린지 패턴의 크기를 계산하는 단계, 인접한 상기 이미지 영역 및 노이즈 영역의 요소 프린지 패턴의 크기를 비교하여 상기 노이즈 영역의 요소 프린지 패턴의 크기가 상기 이미지 영역의 요소 프린지 패턴의 크기보다 큰 것을 노이즈 픽셀로 검출하는 단계, 상기 깊이 지도에서 상기 노이즈 픽셀이 제거된 재생 깊이 지도를 생성하는 단계, 및 상기 재생 깊이 지도를 이용하여 홀로그램을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of calculating the size of the element fringe pattern according to the depth in the boundary area between the image area and the noise area after dividing the image area and the noise area in the depth map received from the system. Comparing the size of the element fringe pattern of the image area and the noise area to detect, as a noise pixel, that the size of the element fringe pattern of the noise area is larger than the size of the element fringe pattern of the image area, the noise in the depth map It provides a method for generating a 3D hologram, comprising generating a reproduction depth map from which pixels are removed, and generating a hologram using the reproduction depth map.

본 발명은 또한, 시스템으로부터 수신된 깊이 지도에서 이미지 영역과 노이즈 영역으로 구분한 후에 상기 이미지 영역과 노이즈 영역의 경계 영역에서 깊이에 따른 요소 프린지 패턴의 크기를 계산하는 요소 프린지 패턴 크기 산출부, 인접한 상기 이미지 영역 및 노이즈 영역의 요소 프린지 패턴의 크기를 비교하여 상기 노이즈 영역의 요소 프린지 패턴의 크기가 상기 이미지 영역의 요소 프린지 패턴의 크기보다 큰 것을 노이즈 픽셀로 검출하는 노이즈 픽셀 검출부, 상기 깊이 지도에서 상기 노이즈 픽셀이 제거된 재생 깊이 지도를 생성하는 노이즈 제거부, 및 상기 재생 깊이 지도를 이용하여 홀로그램을 생성하는 홀로그램 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 장치를 제공한다.The present invention also provides an element fringe pattern size calculation unit that calculates the size of an element fringe pattern according to depth in a boundary area between the image area and the noise area after dividing the image area and the noise area in the depth map received from the system A noise pixel detection unit that compares the size of the element fringe pattern of the image area and the noise area to detect as a noise pixel that the size of the element fringe pattern of the noise area is larger than the size of the element fringe pattern of the image area, in the depth map A 3D hologram generating apparatus comprising: a noise removing unit generating a reproduction depth map from which the noise pixels are removed, and a hologram generating unit generating a hologram using the reproduction depth map.

위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.In addition to the technical problems of the present invention mentioned above, other features and advantages of the present invention will be described below or will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from such technology and description.

이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다. According to the present invention as described above has the following effects.

본 발명은 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH) 생성 전에 인접한 이미지 픽셀과 노이즈 픽셀의 요소 프린지 패턴의 크기를 비교하여, 이미지 픽셀의 요소 프린지 패턴의 크기보다 큰 인접한 노이즈 픽셀의 요소 프린지 패턴을 검출하고, 상기 검출된 노이즈 픽셀의 요소 프린지 패턴을 깊이 지도에서 제거 함으로써, 선명한 홀로그램 이미지를 얻을 수 있다. The present invention compares the size of an element fringe pattern of an adjacent image pixel and a noise pixel before generating a computer-generated hologram (CGH) to detect an element fringe pattern of an adjacent noise pixel larger than the size of the element fringe pattern of an image pixel, By removing the element fringe pattern of the noise pixel from the depth map, a clear holographic image can be obtained.

이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악될 수도 있을 것이다.In addition, other features and advantages of the present invention may be newly recognized through embodiments of the present invention.

도 1은 요소 프린지 패턴의 중첩 시 노이즈 픽셀과 이미지 픽셀의 역향을 나타내는 도면.
도 2는 3D 홀로그램 생성 장치의 세부 구성을 도시한 블록도.
도 3은 요소 프린지 패턴이 깊이에 따라 그 크기가 달라지는 것을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 요소 프린지 패턴의 크기를 계산하기 위한 방법을 도시한 도면.
도 5는 깊이 지도를 바탕으로 요소 프린지 패턴을 중첩하는 과정을 나타내는 도면.
도 6은 도 2의 3D 홀로그램 생성 장치에서 3D 홀로그램을 생성하는 과정을 설명하기 위해 제공되는 흐름도.1 is a diagram showing a reverse direction between a noise pixel and an image pixel when an element fringe pattern is overlapped.
2 is a block diagram showing a detailed configuration of a 3D hologram generating apparatus.
3 is a view showing that the size of the element fringe pattern varies according to the depth.
4 is a diagram showing a method for calculating the size of an element fringe pattern according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a process of overlapping element fringe patterns based on a depth map.
6 is a flowchart provided to explain a process of generating a 3D hologram in the 3D hologram generating apparatus of FIG. 2.

이하, 첨부되는 도면을 참고하여 상기 문제점을 해결하기 위해 고안된 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention designed to solve the above problem will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 3D 홀로그램 생성 장치의 세부 구성을 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing a detailed configuration of a 3D hologram generating apparatus.

도 2에 따르면, 3D(Dimension) 홀로그램 생성 장치(100)는 요소 프린지 패턴 크기 산출부(101), 노이즈 픽셀 검출부(102), 노이즈 제거부(103), 및 홀로그램 생성부(104)를 포함할 수 있다.According to FIG. 2, the 3D (Dimension) hologram generation apparatus 100 includes an element fringe pattern size calculation unit 101, a noise pixel detection unit 102, a noise removal unit 103, and a hologram generation unit 104. I can.

상기 요소 프린지 패턴 크기 산출부(101)는 깊이 지도(depth map)의 깊이에 따른 요소 프린지 패턴(principle fringe pattern)의 크기를 산출할 수 있다.The element fringe pattern size calculation unit 101 may calculate a size of a principle fringe pattern according to the depth of a depth map.

여기서, 상기 깊이 지도는 영상 내의 사물들 사이에 대한 3차원 거리 차이를 나타내는 지도로서, 상기 깊이 지도에 포함된 픽셀들은 그레이 레벨(Grey Level)로 표시될 수 있고, 각 픽셀마다 0부터 255 사이의 값으로 표현된다. 이때 높은 값(255) 즉, 흰색에 가까울수록 시청자(View Window)와 가까운 곳을 나타내고 낮은 값(0) 즉, 검은색에 가까울수록 시청자(View Window)와 먼 곳을 나타낸다.Here, the depth map is a map representing the difference in three-dimensional distance between objects in an image, and pixels included in the depth map may be displayed in a gray level, and each pixel has a range of 0 to 255. Expressed as a value. At this time, a higher value (255), that is, closer to white, indicates a place closer to the viewer (View Window), and a lower value (0), that is, closer to black, indicates a place farther from the viewer (View Window).

도 3은 요소 프린지 패턴이 깊이에 따라 그 크기가 달라지는 것을 나타내는 도면이다.3 is a view showing that the size of the element fringe pattern varies according to the depth.

도 3을 참조하면, 각 점에 대한 요소 프린지 패턴(200)은 깊이에 따라 그 크기가 다르게 설정되는데, 공간 광 변조기(300, SLM)에 가까울수록 상기 요소 프린지 패턴(200)의 크기는 작아지고 멀수록 커지게 된다.Referring to FIG. 3, the size of the element fringe pattern 200 for each point is set differently according to the depth. The closer to the spatial light modulator 300 (SLM), the smaller the size of the element fringe pattern 200 is. The farther it gets, the bigger it gets.

컴퓨터 생성 홀로그램은 물체점 각각을 위해 산출된 요소 프린지 패턴의 중첩을 통해 하나의 패턴을 나타내게 된다. 즉, 상기 요소 프린지 패턴은 깊이에 따라 그 크기가 달라지게 되고 이는 홀로그램 이미지를 복원하는데 중요한 요소가 될 수 있다.Computer-generated holograms represent one pattern through the superposition of element fringe patterns calculated for each object point. That is, the size of the element fringe pattern varies according to the depth, and this may be an important factor in reconstructing a holographic image.

이때, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 요소 프린지 패턴의 크기를 계산하기 위한 방법을 도시한 도면이다. In this case, FIG. 4 is a diagram showing a method for calculating the size of an element fringe pattern according to an embodiment of the present invention.

여기서, (slmx1, slmy1, slmz)와 (slmx2, slmy2, slmz)는 요소 프린지 패턴(200)의 slm(300, 공간 광 변조기) 상의 좌표, (holox, holoy, holoz)는 물체점(400)의 좌표, (viewx1, viewy1, viewz)와 (viewx2, viewy2, viewz)는 시청자(500)의 좌표를 나타낸다.Here, (slm x1 , slm y1 , slm z ) and (slm x2 , slm y2 , slm z ) are coordinates on slm(300, spatial light modulator) of element fringe pattern 200, (holo x , holo y , holo z ) represents the coordinates of the object point 400, and (view x1 , view y1 , view z ) and (view x2 , view y2 , view z ) represent the coordinates of the viewer 500.

이때, 요소 프린지 패턴(200)의 크기는 하기 식에 의해 계산될 수 있다.In this case, the size of the element fringe pattern 200 may be calculated by the following equation.

먼저, X 방향의 요소 프린지 패턴의 크기 ≡ slmx2 - slmx1, Y 방향의 요소 프린지 패턴의 크기 ≡ slmy2 - slmy1와 같이 계산되고, slm(300) 상의 요소 프린지 패턴(200)의 좌표는

Figure 112013119381494-pat00001
,
Figure 112013119381494-pat00002
,
Figure 112013119381494-pat00003
,
Figure 112013119381494-pat00004
와 같이 계산될 수 있다.First, the size of the element fringe pattern in the X direction ≡ slm x2 -slm x1 , the size of the element fringe pattern in the Y direction ≡ slm y2 -slm y1, and the coordinates of the element fringe pattern 200 on slm(300) are
Figure 112013119381494-pat00001
,
Figure 112013119381494-pat00002
,
Figure 112013119381494-pat00003
,
Figure 112013119381494-pat00004
Can be calculated as

다시 도 2를 참조하면, 상기 노이즈 픽셀 검출부(102)는 상기 요소 프린지 패턴 크기 산출부(101)에서 계산된 깊이에 따른 요소 프린지 패턴의 크기를 비교하여 인접 픽셀에 노이즈로 작용하는 노이즈 픽셀을 검출할 수 있다.Referring to FIG. 2 again, the noise pixel detection unit 102 detects noise pixels acting as noise in adjacent pixels by comparing the size of the element fringe pattern according to the depth calculated by the element fringe pattern size calculation unit 101. can do.

이때, 도 5를 참조하여 이미지 영역과 노이즈 영역의 경계 영역에서 노이즈가 발생하는 과정을 설명한다.In this case, a process of generating noise in the boundary region between the image region and the noise region will be described with reference to FIG. 5.

도 5는 깊이 지도를 바탕으로 요소 프린지 패턴을 중첩하는 과정을 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating a process of overlapping an element fringe pattern based on a depth map.

도 5를 참조하면, 자전거 영상의 깊이 지도를 나타내고, 상기 자전거 영상의 손잡이 부분을 확대해 보면 원하지 않는 노이즈 픽셀들에 의해 상기 자전거 영상의 깊이 지도가 깨끗하지 못하게 나타날 수 있다.Referring to FIG. 5, a depth map of the bicycle image is shown, and when the handle portion of the bicycle image is enlarged, the depth map of the bicycle image may appear unclear due to unwanted noise pixels.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 요소 프린지 패턴 크기 산출부(101)는 상기 깊이 지도를 이미지 영역(10a)과 노이즈 영역(10b)으로 구분한 후, 상기 이미지 영역(10a)과 노이즈 영역(10b)의 경계 영역에서 깊이에 따른 요소 프린지 패턴의 크기를 계산할 수 있다.Here, the element fringe pattern size calculation unit 101 according to an embodiment of the present invention divides the depth map into an image area 10a and a noise area 10b, and then the image area 10a and the noise area 10b. In the boundary area of ), the size of the element fringe pattern according to the depth can be calculated.

즉, 상기 이미지 영역(10a)는 물체의 이미지가 형성되는 영역이고, 상기 노이즈 영역(10b)은 물체의 이미지가 아닌 배경이 되는 영역이다. 이때 상기 이미지 영역(10a)과 노이즈 영역(10b)의 경계 영역에서 노이즈(noise)가 발생하게 된다.That is, the image area 10a is an area in which an image of an object is formed, and the noise area 10b is an area that becomes a background, not an image of an object. At this time, noise occurs in a boundary region between the image region 10a and the noise region 10b.

보다 구체적으로, 노이즈 영역(10b)의 요소 프린지 패턴이 인접한 이미지 영역(10a)의 요소 프린지 패턴 보다 그 크기가 큰 영역에서는 노이즈 픽셀의 요소 프린지 패턴이 이미지 픽셀의 요소 프린지 패턴을 덮어 정보 손실이 발생하고 이로 인하여 홀로그램 이미지의 질이 저하될 수 있다.More specifically, in an area where the element fringe pattern of the noise region 10b is larger than the element fringe pattern of the adjacent image region 10a, the element fringe pattern of the noise pixel covers the element fringe pattern of the image pixel, causing information loss. And this may deteriorate the quality of the holographic image.

이와 같은 문제점을 개선하기 위해서, 본 발명의 실시예에 따른 3D 홀로그램 생성 장치는 인접한 상기 이미지 영역(10a) 및 노이즈 영역(10b)의 요소 프린지 패턴의 크기를 비교하여, 이미지 픽셀의 요소 프린지 패턴의 크기보다 큰 인접한 노이즈 픽셀의 요소 프린지 패턴을 검출할 수 있다.In order to improve such a problem, the 3D hologram generating apparatus according to the embodiment of the present invention compares the size of the element fringe patterns of the adjacent image area 10a and the noise area 10b, and compares the size of the element fringe pattern of the image pixel. Element fringe patterns of adjacent noise pixels larger than the size can be detected.

다시 도 2를 참조하면, 상기 노이즈 제거부(103)는 깊이 지도에서 상기 노이즈 검출부(102)에 의해 검출된 노이즈 픽셀을 제거할 수 있다.Referring back to FIG. 2, the noise removal unit 103 may remove noise pixels detected by the noise detection unit 102 from the depth map.

구체적으로, 상기 노이즈 제거부(103)는 원하는 물체의 이미지에 대한 깊이 지도에서 상기 노이즈 검출부(102)에 의해 검출된 노이즈 픽셀의 그레이를 0으로, 즉 블랙 배경으로 처리하여 필터링(filtering) 된 깊이 지도를 생성할 수 있다.Specifically, the noise removal unit 103 processes the gray of the noise pixel detected by the noise detection unit 102 as 0, that is, as a black background in the depth map of the image of the desired object, and the filtered depth You can create a map.

상기 홀로그램 생성부(104)는 상기 노이즈 제거부(103)에 의해 필터링 된 깊이 지도를 바탕으로 3D 홀로그램을 생성할 수 있다.The hologram generation unit 104 may generate a 3D hologram based on a depth map filtered by the noise removing unit 103.

상기 홀로그램 생성부(104)는 상기 노이즈 제거부(103)에 의해 필터링 된 깊이 지도를 바탕으로 빛의 회절을 계산하는 광선 추적 방법(Ray tracing method)에 기한 계산방법, 참조 테이블(Look-up table)을 이용한 계산 방법, 고속 푸리에 변환을 적용한 방법 등에 의해 3D 홀로그램을 생성할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 3D 홀로그램 생성 장치는 큰 시야각을 갖는 일반 홀로그램 방식 대신에 시야각의 제한을 두는 서브 홀로그램 방식이 이용될 수 있다.The hologram generator 104 includes a time limit calculation method and a look-up table for calculating the diffraction of light based on the depth map filtered by the noise removing unit 103. A 3D hologram can be generated by a calculation method using) or a method using a fast Fourier transform. In addition, in the apparatus for generating a 3D hologram according to an embodiment of the present invention, a sub-hologram method that limits a viewing angle may be used instead of a general hologram method having a large viewing angle.

3D 홀로그램 영상 획득을 위해 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH)이 사용된다. 본 발명의 핵심은 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH) 생성에 국한된 것이 아니므로 상세한 설명은 생략한다.Computer-generated holograms (CGH) are used to acquire 3D holographic images. Since the core of the present invention is not limited to computer-generated hologram (CGH) generation, a detailed description will be omitted.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 3D 홀로그램 생성장치는 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH) 생성 전에 인접한 이미지 픽셀(10a)과 노이즈 픽셀(10b)의 요소 프린지 패턴의 크기를 비교하여, 이미지 픽셀(10a)의 요소 프린지 패턴의 크기보다 큰 인접한 노이즈 픽셀(10b)의 요소 프린지 패턴을 검출하고, 상기 검출된 노이즈 픽셀(10b)의 요소 프린지 패턴을 깊이 지도에서 제거 함으로써, 선명한 홀로그램 이미지를 얻을 수 있다. As described above, the 3D hologram generating apparatus according to the embodiment of the present invention compares the size of the element fringe pattern of the adjacent image pixel 10a and the noise pixel 10b before generating the computer-generated hologram (CGH), and the image pixel 10a By detecting the element fringe pattern of the adjacent noise pixel 10b, which is larger than the size of the element fringe pattern of, and removing the element fringe pattern of the detected noise pixel 10b from the depth map, a clear holographic image can be obtained.

도 6은 도 2의 3D 홀로그램 생성 장치에서 3D 홀로그램을 생성하는 과정을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.6 is a flowchart provided to explain a process of generating a 3D hologram in the 3D hologram generating apparatus of FIG. 2.

먼저, S601 단계에서, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는, 깊이 지도(depth map)의 깊이에 따른 요소 프린지 패턴(principle fringe pattern)의 크기를 산출할 수 있다.First, in step S601, the 3D hologram generating apparatus 100 may calculate the size of a principle fringe pattern according to the depth of the depth map.

이때, 요소 프린지 패턴(200)의 크기는 하기 식에 의해 계산될 수 있다.In this case, the size of the element fringe pattern 200 may be calculated by the following equation.

먼저, X 방향의 요소 프린지 패턴의 크기 ≡ slmx2 - slmx1, Y 방향의 요소 프린지 패턴의 크기 ≡ slmy2 - slmy1와 같이 계산되고, slm(300) 상의 요소 프린지 패턴(200)의 좌표는

Figure 112013119381494-pat00005
,
Figure 112013119381494-pat00006
,
Figure 112013119381494-pat00007
,
Figure 112013119381494-pat00008
와 같이 계산될 수 있다.First, the size of the element fringe pattern in the X direction ≡ slm x2 -slm x1 , the size of the element fringe pattern in the Y direction ≡ slm y2 -slm y1, and the coordinates of the element fringe pattern 200 on slm(300) are
Figure 112013119381494-pat00005
,
Figure 112013119381494-pat00006
,
Figure 112013119381494-pat00007
,
Figure 112013119381494-pat00008
Can be calculated as

여기서, (slmx1, slmy1, slmz)와 (slmx2, slmy2, slmz)는 요소 프린지 패턴(200)의 slm(300, 공간 광 변조기) 상의 좌표, (holox, holoy, holoz)는 물체점(400)의 좌표, (viewx1, viewy1, viewz)와 (viewx2, viewy2, viewz)는 시청자(500)의 좌표를 나타낸다.Here, (slm x1 , slm y1 , slm z ) and (slm x2 , slm y2 , slm z ) are coordinates on slm(300, spatial light modulator) of element fringe pattern 200, (holo x , holo y , holo z ) represents the coordinates of the object point 400, and (view x1 , view y1 , view z ) and (view x2 , view y2 , view z ) represent the coordinates of the viewer 500.

이어, S602 단계에서, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는 깊이에 따른 요소 프린지 패턴의 크기를 비교하여 인접 픽셀에 노이즈로 작용하는 노이즈 픽셀을 검출할 수 있다.Subsequently, in step S602, the 3D hologram generating apparatus 100 may detect a noise pixel acting as noise in adjacent pixels by comparing the size of the element fringe pattern according to the depth.

일례로, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는 인접한 상기 이미지 영역 및 노이즈 영역의 요소 프린지 패턴의 크기를 비교하여, 이미지 픽셀의 요소 프린지 패턴의 크기보다 큰 인접한 노이즈 픽셀의 요소 프린지 패턴을 검출할 수 있다.For example, the 3D hologram generating apparatus 100 may detect an element fringe pattern of an adjacent noise pixel larger than the size of an element fringe pattern of an image pixel by comparing the sizes of the element fringe patterns of the adjacent image area and the noise area. .

이어, S603 단계에서, 깊이 지도에서 검출된 노이즈 픽셀을 제거할 수 있다.Subsequently, in step S603, the noise pixel detected from the depth map may be removed.

일례로, 원하는 물체의 이미지에 대한 깊이 지도에서 검출된 노이즈 픽셀의 그레이를 0으로, 즉 블랙 배경으로 처리하여 필터링(filtering) 된 깊이 지도를 생성할 수 있다.As an example, a filtered depth map may be generated by processing gray of noise pixels detected in a depth map of an image of a desired object as 0, that is, as a black background.

이어, S604 단계에서, 필터링 된 즉, 노이즈가 제거된 깊이 지도를 바탕으로 3D 홀로그램을 생성할 수 있다. 이때, 3D 홀로그램 영상 획득을 위해 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH)이 사용된다.Subsequently, in step S604, a 3D hologram may be generated based on the filtered depth map from which noise has been removed. In this case, a computer-generated hologram (CGH) is used to acquire a 3D holographic image.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and that various substitutions, modifications and changes are possible within the scope of the technical spirit of the present invention, in the technical field to which the present invention pertains. It will be obvious to those of ordinary skill.

100: 3D 홀로그램 생성 장치 101: 요소 프린지 패턴 크기 산출부
102: 노이즈 픽셀 검출부 103: 노이즈 제거부
104: 홀로그램 생성부 200: 요소 프린지 패턴
300: 공간 광 변조기 400: 물체점
500: 시청자100: 3D hologram generating device 101: element fringe pattern size calculation unit
102: noise pixel detection unit 103: noise removal unit
104: hologram generation unit 200: element fringe pattern
300: spatial light modulator 400: object point
500: viewer

Claims (10)

시스템으로부터 수신된 깊이 지도에서 이미지 영역과 노이즈 영역으로 구분한 후, 상기 이미지 영역과 노이즈 영역의 경계 영역에서 깊이에 따른 요소 프린지 패턴의 크기를 계산하는 단계;
인접한 상기 이미지 영역 및 노이즈 영역의 요소 프린지 패턴의 크기를 비교하여, 상기 노이즈 영역의 요소 프린지 패턴의 크기가 상기 이미지 영역의 요소 프린지 패턴의 크기보다 큰 것을 노이즈 픽셀로 검출하는 단계;
상기 깊이 지도에서 상기 노이즈 픽셀이 제거된 재생 깊이 지도를 생성하는 단계; 및
상기 재생 깊이 지도를 이용하여 홀로그램을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 방법. Dividing the image area and the noise area in the depth map received from the system, and calculating the size of the element fringe pattern according to the depth in the boundary area between the image area and the noise area;
Comparing the size of the element fringe pattern of the adjacent image area and the noise area, and detecting a size of the element fringe pattern of the noise area larger than the size of the element fringe pattern of the image area as a noise pixel;
Generating a reproduction depth map from which the noise pixels are removed from the depth map; And
And generating a hologram using the reproduction depth map. 제 1 항에 있어서,
상기 요소 프린지 패턴의 크기 계산은 하기 식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 방법.
1. X 방향의 요소 프린지 패턴의 크기 ≡ slmx2 - slmx1
2. Y 방향의 요소 프린지 패턴의 크기 ≡ slmy2 - slmy1
여기서, slmx1는 slm(공간 광 변조기) 상의 요소 프린지 패턴의 x1 좌표, slmx2는 slm(공간 광 변조기) 상의 요소 프린지 패턴의 x2 좌표, slmy1는 slm(공간 광 변조기) 상의 요소 프린지 패턴의 y1 좌표, slmy2는 slm(공간 광 변조기) 상의 요소 프린지 패턴의 y2 좌표임.The method of claim 1,
3D hologram generation method, characterized in that the calculation of the size of the element fringe pattern is calculated by the following equation.
1.Size of element fringe pattern in X direction ≡ slm x2 -slm x1
2. Size of element fringe pattern in Y direction ≡ slm y2 -slm y1
Where slm x1 is the x1 coordinate of the element fringe pattern on slm (spatial light modulator), slm x2 is the x2 coordinate of the element fringe pattern on slm (spatial light modulator), and slm y1 is the element fringe pattern on slm (spatial light modulator). y1 coordinate, slm y2 is the y2 coordinate of the element fringe pattern on slm (spatial light modulator). 제 2 항에 있어서,
slm(공간 광 변조기) 상의 요소 프린지 패턴의 좌표는 하기 식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 방법.
1.
Figure 112013119381494-pat00009

2.
Figure 112013119381494-pat00010

3.
Figure 112013119381494-pat00011

4.
Figure 112013119381494-pat00012

여기서, (slmx1, slmy1, slmz)와 (slmx2, slmy2, slmz)는 요소 프린지 패턴의 slm(공간 광 변조기) 상의 좌표, (holox, holoy, holoz)는 물체점의 좌표, (viewx1, viewy1, viewz)와 (viewx2, viewy2, viewz)는 시청자의 좌표임.The method of claim 2,
3D hologram generation method, characterized in that the coordinates of the element fringe pattern on the slm (spatial light modulator) are calculated by the following equation.
One.
Figure 112013119381494-pat00009

2.
Figure 112013119381494-pat00010

3.
Figure 112013119381494-pat00011

4.
Figure 112013119381494-pat00012

Where (slm x1 , slm y1 , slm z ) and (slm x2 , slm y2 , slm z ) are coordinates on the slm (spatial light modulator) of the element fringe pattern, and (holo x , holo y , holo z ) are the object points The coordinates of, (view x1 , view y1 , view z ) and (view x2 , view y2 , view z ) are the viewer's coordinates. 삭제delete 삭제delete 시스템으로부터 수신된 깊이 지도에서 이미지 영역과 노이즈 영역으로 구분한 후, 상기 이미지 영역과 노이즈 영역의 경계 영역에서 깊이에 따른 요소 프린지 패턴의 크기를 계산하는 요소 프린지 패턴 크기 산출부;
인접한 상기 이미지 영역 및 노이즈 영역의 요소 프린지 패턴의 크기를 비교하여, 상기 노이즈 영역의 요소 프린지 패턴의 크기가 상기 이미지 영역의 요소 프린지 패턴의 크기보다 큰 것을 노이즈 픽셀로 검출하는 노이즈 픽셀 검출부;
상기 깊이 지도에서 상기 노이즈 픽셀이 제거된 재생 깊이 지도를 생성하는 노이즈 제거부; 및
상기 재생 깊이 지도를 이용하여 홀로그램을 생성하는 홀로그램 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 장치.An element fringe pattern size calculation unit that divides the image area and the noise area in the depth map received from the system and calculates the size of the element fringe pattern according to the depth in the boundary area between the image area and the noise area;
A noise pixel detector configured to compare the size of the element fringe pattern of the adjacent image area and the noise area to detect, as a noise pixel, that the size of the element fringe pattern of the noise area is larger than the size of the element fringe pattern of the image area;
A noise removal unit generating a reproduction depth map from which the noise pixels are removed from the depth map; And
And a hologram generator for generating a hologram using the reproduction depth map. 제 6 항에 있어서,
상기 요소 프린지 패턴의 크기 계산은 하기 식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 장치.
1. X 방향의 요소 프린지 패턴의 크기 ≡ slmx2 - slmx1
2. Y 방향의 요소 프린지 패턴의 크기 ≡ slmy2 - slmy1
여기서, slmx1는 slm(공간 광 변조기) 상의 요소 프린지 패턴의 x1 좌표, slmx2는 slm(공간 광 변조기) 상의 요소 프린지 패턴의 x2 좌표, slmy1는 slm(공간 광 변조기) 상의 요소 프린지 패턴의 y1 좌표, slmy2는 slm(공간 광 변조기) 상의 요소 프린지 패턴의 y2 좌표임.The method of claim 6,
3D hologram generating apparatus, characterized in that the calculation of the size of the element fringe pattern is calculated by the following equation.
1.Size of element fringe pattern in X direction ≡ slm x2 -slm x1
2. Size of element fringe pattern in Y direction ≡ slm y2 -slm y1
Where slm x1 is the x1 coordinate of the element fringe pattern on slm (spatial light modulator), slm x2 is the x2 coordinate of the element fringe pattern on slm (spatial light modulator), and slm y1 is the element fringe pattern on slm (spatial light modulator). y1 coordinate, slm y2 is the y2 coordinate of the element fringe pattern on slm (spatial light modulator). 제 6 항에 있어서,
slm(공간 광 변조기) 상의 요소 프린지 패턴의 좌표는 하기 식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 장치.
1.
Figure 112013119381494-pat00013

2.
Figure 112013119381494-pat00014

3.
Figure 112013119381494-pat00015

4.
Figure 112013119381494-pat00016

여기서, (slmx1, slmy1, slmz)와 (slmx2, slmy2, slmz)는 요소 프린지 패턴의 slm(공간 광 변조기) 상의 좌표, (holox, holoy, holoz)는 물체점의 좌표, (viewx1, viewy1, viewz)와 (viewx2, viewy2, viewz)는 시청자의 좌표임.The method of claim 6,
3D hologram generating apparatus, characterized in that the coordinates of the element fringe pattern on the slm (spatial light modulator) are calculated by the following equation.
One.
Figure 112013119381494-pat00013

2.
Figure 112013119381494-pat00014

3.
Figure 112013119381494-pat00015

4.
Figure 112013119381494-pat00016

Where (slm x1 , slm y1 , slm z ) and (slm x2 , slm y2 , slm z ) are coordinates on the slm (spatial light modulator) of the element fringe pattern, and (holo x , holo y , holo z ) are the object points The coordinates of, (view x1 , view y1 , view z ) and (view x2 , view y2 , view z ) are the viewer's coordinates. 삭제delete 삭제delete
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