KR102190773B1 - Apparatus and method for speckle removal in hologram using light field conversion and deep learning - Google Patents

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인하대학교 산학협력단
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Abstract

Various embodiments of the present invention relate to a method for removing a speckle in a hologram using light field conversion and deep learning and a device thereof. The method includes: converting the hologram to light field data; removing speckle noise from light field data; compensating resolution for the light field data; and synthesizing new holograms from the light field data.

Description

라이트필드 변환 기술과 딥러닝을 적용한 홀로그램 스페클 제거 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR SPECKLE REMOVAL IN HOLOGRAM USING LIGHT FIELD CONVERSION AND DEEP LEARNING}Hologram speckle removal method and device applying light field conversion technology and deep learning {APPARATUS AND METHOD FOR SPECKLE REMOVAL IN HOLOGRAM USING LIGHT FIELD CONVERSION AND DEEP LEARNING}

다양한 실시예들은 라이트필드 변환 기술과 딥러닝을 적용한 홀로그램 스페클 제거 방법 및 장치에 관한 것이다. Various embodiments relate to a method and apparatus for removing hologram speckles to which light field transformation technology and deep learning are applied.

디지털 홀로그래피의 본질적인 문제들 중 하나는 스페클(speckle) 노이즈이다. 물체 표면의 랜덤 위상 분포는 재구성 시 스페클 노이즈를 발생시켜 재현된 홀로그램 이미지의 품질을 떨어뜨린다. 이에, 스페클 노이즈를 줄이기 위해 다양한 방법이 제안되었다. 예를 들면, 스펙트럼 평균화 기술, 공간 인터리빙 기술 및 시간적 평균화 기술 등이 있다. 스펙트럼 평균화 기술의 경우, 스페클 노이즈는 제거되나, 홀로그램 이미지가 흐리게 되는 문제가 있다. 한편, 공간 인터리빙 기술 및 시간적 평균화 기술의 경우, 스페클 노이즈는 효과적으로 제거되나, 복수 개의 홀로그램 이미지들이 요구되는 문제가 있다. One of the inherent problems of digital holography is speckle noise. The random phase distribution on the object surface generates speckle noise during reconstruction, which degrades the reproduced holographic image. Accordingly, various methods have been proposed to reduce speckle noise. For example, there are spectrum averaging technology, spatial interleaving technology, and temporal averaging technology. In the case of the spectrum averaging technique, speckle noise is removed, but there is a problem that the holographic image is blurred. Meanwhile, in the case of the spatial interleaving technique and the temporal averaging technique, speckle noise is effectively removed, but there is a problem that a plurality of holographic images are required.

다양한 실시예들은, 홀로그램으로부터 스페클 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있는 전자 장치 및 그의 동작 방법을 제공한다. Various embodiments provide an electronic device capable of effectively removing speckle noise from a hologram and a method of operating the same.

다양한 실시예들은, 홀로그램으로부터 스페클 노이즈를 제거하면서, 홀로그램의 해상도 감소를 억제할 수 있는 전자 장치 및 그의 동작 방법을 제공한다. Various embodiments provide an electronic device capable of suppressing a decrease in resolution of a hologram while removing speckle noise from a hologram, and a method of operating the same.

다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 동작 방법은, 홀로그램을 라이트필드 데이터로 변환하는 동작, 상기 라이트필드 데이터로부터 스페클 노이즈를 제거하는 동작, 상기 라이트필드 데이터에 대해 해상도를 보상하는 동작, 및 상기 라이트필드 데이터로부터 새로운 홀로그램을 합성하는 동작을 포함할 수 있다. An operation method of an electronic device according to various embodiments includes an operation of converting a hologram into light field data, an operation of removing speckle noise from the light field data, an operation of compensating a resolution for the light field data, and the It may include an operation of synthesizing a new hologram from the light field data.

다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 메모리, 및 상기 메모리와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 홀로그램을 라이트필드 데이터로 변환하고, 상기 라이트필드 데이터로부터 스페클 노이즈를 제거하고, 상기 라이트필드 데이터에 대해 해상도를 보상하고, 상기 라이트필드 데이터로부터 새로운 홀로그램을 합성하도록 구성될 수 있다. An electronic device according to various embodiments of the present disclosure includes a memory and a processor connected to the memory to operate, the processor converting a hologram into light field data, removing speckle noise from the light field data, The resolution may be compensated for the light field data, and a new hologram may be synthesized from the light field data.

다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치는 홀로그램을 라이트필드 데이터로 변환하고, 라이트필드 데이터로부터 스페클 노이즈를 제거할 수 있다. 이 때 전자 장치는 라이트필드 데이터를 기반으로, 감소되는 해상도를 보상할 수 있다. 이를 통해, 전자 장치는 스페클 노이즈가 제거되고, 해상도가 보상된 라이트필드 데이터로부터 새로운 홀로그램을 합성할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치는 오리지널 홀로그램의 해상도를, 새로운 홀로그램에 대해서도 유지할 수 있다. 즉 전자 장치는 홀로그램으로부터 스페클 노이즈를 제거하면서, 홀로그램의 해상도 감소를 억제할 수 있다. According to various embodiments, the electronic device may convert a hologram into light field data, and may remove speckle noise from the light field data. In this case, the electronic device may compensate for the reduced resolution based on the light field data. Through this, the electronic device may synthesize a new hologram from light field data for which speckle noise is removed and resolution is compensated. Accordingly, the electronic device can maintain the resolution of the original hologram even for the new hologram. That is, the electronic device can suppress a decrease in the resolution of the hologram while removing speckle noise from the hologram.

도 1은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치를 도시하는 도면이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 동작 방법을 도시하는 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 라이트필드 데이터 변환 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5 및 도 6은 도 2의 라이트필드 데이터 처리 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7 및 도 8은 도 2의 새로운 홀로그램 합성 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
1 is a diagram illustrating an electronic device according to various embodiments.
2 is a diagram illustrating a method of operating an electronic device according to various embodiments.
3 and 4 are diagrams for explaining a light field data conversion operation of FIG. 2.
5 and 6 are diagrams for describing a write field data processing operation of FIG. 2.
7 and 8 are diagrams for describing a new hologram synthesis operation of FIG. 2.

이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. Hereinafter, various embodiments of the present document will be described with reference to the accompanying drawings.

다양한 실시예들은, 홀로그램으로부터 스페클 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있는 전자 장치 및 그의 동작 방법을 제공한다. 다양한 실시예들은, 홀로그램으로부터 스페클 노이즈를 제거하면서, 홀로그램의 해상도 감소를 억제할 수 있는 전자 장치 및 그의 동작 방법을 제공한다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치는 객체의 3D 모델을 추출하는 대신에, 라이트필드(light field; LF) 데이터, 즉 깊이 지도 없는 3D 객체들의 다양한 뷰들을 추출할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치는 홀로그램을 라이트필드 데이터로 변환한 다음, 라이트필드 데이터를 처리하여 스페클 노이즈를 제거하고 해상도를 향상시킬 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 처리된 라이트필드 데이터는 각 스펙트럼 인터리빙 기술 또는 시간 평균 기술에 사용될 수 있도록 원하는 반송파와 새로운 홀로그램을 합성하는 데 최종적으로 사용될 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치는 DnCNN(denoise convolution neural network) 및 SRCNN(super resolution convolution neural network)을 기반으로 딥러닝을 수행하여, 스페클 노이즈를 제거하고, 해상도를 향상시킬 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치는 최종 라이트필드 데이터로부터 새로운 홀로그램을 합성할 수 있다. 이를 위해, 전자 장치는 비-호겔(non-hogel) 기반 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH; computer generated hologram) 기술을 사용할 수 있다. 비-호겔 기반 CGH 기술은 라이트필드 데이터로부터 홀로그램 합성에 임의의 반송파를 사용할 수 있게 하여, 스페클 감소 기술에 필요한 인터리빙된 각 스펙트럼 또는 비상관관계의 랜덤 위상 분포를 생성할 수 있게 한다. 비-호겔 기반 CGH 기술은 또한 각 해상도와 기존의 호겔(hogel) 기반 CGH 기술이 갖는 공간 해상도 사이의 트레이드오프로부터 자유로울 수 있다. Various embodiments provide an electronic device capable of effectively removing speckle noise from a hologram and a method of operating the same. Various embodiments provide an electronic device capable of suppressing a decrease in resolution of a hologram while removing speckle noise from a hologram, and a method of operating the same. According to various embodiments, instead of extracting a 3D model of an object, the electronic device may extract light field (LF) data, that is, various views of 3D objects without a depth map. According to various embodiments, the electronic device may convert a hologram into light field data and then process the light field data to remove speckle noise and improve resolution. According to various embodiments, the processed light field data may be finally used to synthesize a desired carrier and a new hologram so that it can be used for each spectrum interleaving technique or time averaging technique. According to various embodiments, the electronic device may remove speckle noise and improve resolution by performing deep learning based on a denoise convolution neural network (DnCNN) and a super resolution convolution neural network (SRCNN). According to various embodiments, the electronic device may synthesize a new hologram from the final light field data. To this end, the electronic device may use a non-hogel-based computer generated hologram (CGH) technology. The non-Hogel-based CGH technology makes it possible to use arbitrary carriers for hologram synthesis from light field data, thereby generating interleaved spectral or uncorrelated random phase distributions required for speckle reduction technology. The non-Hogel-based CGH technology can also be free from the trade-off between each resolution and the spatial resolution of the existing Hogel-based CGH technology.

도 1은 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(100)를 도시하는 도면이다. 1 is a diagram illustrating an electronic device 100 according to various embodiments.

도 1을 참조하면, 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(100)는, 입력 모듈(110), 출력 모듈(120), 메모리(130) 및 프로세서(140)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, an electronic device 100 according to various embodiments may include an input module 110, an output module 120, a memory 130, and a processor 140.

입력 모듈(110)은 전자 장치(100)의 적어도 하나의 구성 요소에 사용될 명령 또는 데이터를 입력할 수 있다. 이 때 입력 모듈(110)은 사용자가 전자 장치(100)에 직접적으로 명령 또는 데이터를 입력할 수 있는 입력 장치 또는 외부 기기로부터 명령 또는 데이터를 수신할 수 있는 통신 장치 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 통신 장치는 유선 통신 장치 또는 무선 통신 장치 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. The input module 110 may input commands or data to be used for at least one component of the electronic device 100. In this case, the input module 110 may include at least one of an input device through which a user can directly input commands or data into the electronic device 100 or a communication device through which commands or data can be received from an external device. have. For example, the communication device may include at least one of a wired communication device or a wireless communication device.

출력 모듈(120)은 전자 장치(100)의 외부로 데이터를 출력할 수 있다. 이 때 출력 모듈(120)은 데이터를 직접적으로 표시하거나 재생할 수 있는 출력 장치 또는 외부 기기로 데이터를 전송할 수 있는 통신 장치 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 통신 장치는 유선 통신 장치 또는 무선 통신 장치 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The output module 120 may output data to the outside of the electronic device 100. In this case, the output module 120 may include at least one of an output device capable of directly displaying or reproducing data or a communication device capable of transmitting data to an external device. For example, the communication device may include at least one of a wired communication device or a wireless communication device.

메모리(130)는 전자 장치(100)의 적어도 하나의 구성 요소에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들면, 메모리(130)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 데이터는 프로그램 또는 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다.The memory 130 may store various types of data used by at least one component of the electronic device 100. For example, the memory 130 may include at least one of a volatile memory or a nonvolatile memory. The data may include input data or output data for a program or a command related thereto.

프로세서(140)는 메모리(160)의 프로그램을 실행하여, 전자 장치(100)의 적어도 하나의 구성 요소를 제어할 수 있고, 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(140)는 홀로그램을 라이트필드(light field) 데이터로 변환할 수 있다. 이 때 프로세서(140)는, 복수 개의 정사영 진폭 뷰들을 라이트필드 데이터로 추출할 수 있다. 그리고, 프로세서(140)는 라이트필드 데이터를 처리할 수 있다. 프로세서(140)는 딥러닝 기술을 기반으로, 라이트필드 데이터에서 스페클 노이즈를 제거하고, 라이트필드 데이터의 해상도를 향상시킬 수 있다. 딥러닝 기술은 DnCNN(denoise convolution neural network) 또는 SRCNN(super resolution convolution neural network) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 프로세서(140)는 DnCNN을 통해, 추출된 정사영 진폭 뷰에서 스페클 노이즈를 제거할 수 있다. 프로세서(140)는 SRCNN을 통해, 추출된 정사영 진폭 뷰의 해상도를 향상시킬 수 있다. 이를 통해, 프로세서(140)는 라이트필드 데이터로부터 새로운 홀로그램을 합성할 수 있다. 이 때 프로세서(140)는 임의의 반송파를 사용하여, 라이트필드 데이터로부터 새로운 홀로그램을 합성할 수 있다. 프로세서(140)는 라이트필드 데이터로부터의 비-호겔 기반의 홀로그램 합성 기술을 사용할 수 있다. The processor 140 may execute a program in the memory 160 to control at least one component of the electronic device 100 and may perform data processing or operation. The processor 140 may convert the hologram into light field data. In this case, the processor 140 may extract a plurality of orthographic amplitude views as light field data. In addition, the processor 140 may process the write field data. The processor 140 may remove speckle noise from light field data and improve resolution of light field data based on a deep learning technology. The deep learning technology may include at least one of a denoise convolution neural network (DnCNN) or a super resolution convolution neural network (SRCNN). The processor 140 may remove speckle noise from the extracted orthographic amplitude view through DnCNN. The processor 140 may improve the resolution of the extracted orthographic amplitude view through the SRCNN. Through this, the processor 140 may synthesize a new hologram from the light field data. In this case, the processor 140 may synthesize a new hologram from the light field data using an arbitrary carrier. The processor 140 may use a non-Hogel based hologram synthesis technology from light field data.

도 2는 다양한 실시예들에 따른 전자 장치(100)의 동작 방법을 도시하는 도면이다. 도 3 및 도 4는 도 2의 라이트필드 데이터 변환 동작을 설명하기 위한 도면들이다. 도 5 및 도 6은 도 2의 라이트필드 데이터 처리 동작을 설명하기 위한 도면들이다. 도 7 및 도 8은 도 2의 새로운 홀로그램 합성 동작을 설명하기 위한 도면들이다. 2 is a diagram illustrating a method of operating an electronic device 100 according to various embodiments. 3 and 4 are diagrams for explaining a light field data conversion operation of FIG. 2. 5 and 6 are diagrams for describing a write field data processing operation of FIG. 2. 7 and 8 are diagrams for describing a new hologram synthesis operation of FIG. 2.

도 2를 참조하면, 전자 장치(100)는 210 동작에서 홀로그램을 라이트필드(light field) 데이터로 변환할 수 있다. 프로세서(140)는 주어진 홀로그램에서 라이트필드 데이터를 추출할 수 있다. 라이트필드 데이터는 원근(perspective) 또는 정사영 지오메트리(orthographic projection geometry)에서의 서로 다른 뷰들의 콜렉션으로 구성될 수 있다. 후술되는 동작에서 사용되는 비-호겔(non-hogel) 기반 CGH(computer generated hologram) 기술에 필요하기 때문에, 정사영 지오메트리가 사용될 수 있다. 추출된 라이트필드 데이터의 뷰들은, 비-호겔 기반 CGH 기술을 준수하기 때문에, 세기 분포(intensity distribution)가 아닌 진폭 분포(amplitude distribution)일 수 있다. 이를 통해, 프로세서(140)는, 도 3에 도시된 바와 같이 복수 개의 정사영 진폭 뷰들을 추출할 수 있다. Referring to FIG. 2, in operation 210, the electronic device 100 may convert a hologram into light field data. The processor 140 may extract light field data from a given hologram. Lightfield data can consist of a collection of different views in perspective or orthographic projection geometry. Since it is required for a non-hogel-based computer generated hologram (CGH) technology used in an operation described below, an orthogonal projection geometry can be used. Since the views of the extracted light field data comply with the non-Hogel based CGH technology, they may be amplitude distributions rather than intensity distributions. Through this, the processor 140 may extract a plurality of orthographic amplitude views as shown in FIG. 3.

이 때 프로세서(140)는, 도 4에 도시된 바와 같이 각 정사영 진폭 뷰(orthographic amplitude view)를 추출할 수 있다. 이 때 특정 각도(θxo, θyo)의 정사영 진폭 뷰 Ufxo,fyo(x,y)가 하기 [수학식 1]과 같은 홀로그램의 밴드패스 필터링(bandpass filtering)에 의해 획득될 수 있다. In this case, the processor 140 may extract each orthographic amplitude view as shown in FIG. 4. At this time, the orthogonal amplitude view U fxo,fyo (x,y) of a specific angle (θ xo , θ yo ) may be obtained by bandpass filtering of the hologram as shown in [Equation 1] below.

Figure 112019128111985-pat00001
Figure 112019128111985-pat00001

여기서, F[·]과 F-1[·]는 각각 푸리에(Fourier) 및 역푸리에(inverse Fourier) 변환을 나타낼 수 있다. Mfxo,fyo(fx, fy)는 통과 대역(passband) 내에서 1인 바이너리 마스크(binary mask)를 나타낼 수 있다. 통과 대역은 대역폭(bandwidth) Bp를 가지며, 통과 대역의 중심이 (fxo, fyo)=(sinθxo/λ, sinθyo/λ)일 수 있다. Here, F[·] and F -1 [·] may represent Fourier and inverse Fourier transforms, respectively. M fxo,fyo (f x , f y ) may represent a binary mask of 1 within a passband. The passband may have a bandwidth B p , and the center of the passband may be (f xo , f yo ) = (sinθ xo /λ, sinθ yo /λ).

밴드패스 필터(bandpass filter)의 대역폭 Bp는, 트레이드오프 관계(trade-off relationship)를 갖는, 추출된 정사영 진폭 뷰의 해상도(resolution)와 각 선택도(angular selectivity)를 결정할 수 있다. 대역폭 Bp를 증가시키면 추출된 정사영 진폭 뷰의 해상도는 향상되지만 각 선택도는 저하될 수 있다. 다양한 실시예들에서는, 폭이 좁은 대역폭 Bp가 높은 각 선택도를 갖는 정사영 진폭 뷰를 추출하는 데 사용될 수 있다. 공간 해상도 감소는 후술되는 동작에서 SRCNN(super resolution convolution neural network)을 사용하여 보상될 수 있다.The bandwidth B p of the bandpass filter may determine a resolution and angular selectivity of the extracted orthogonal amplitude view having a trade-off relationship. Increasing the bandwidth B p improves the resolution of the extracted orthographic amplitude view, but may decrease the angular selectivity. In various embodiments, a narrow bandwidth B p can be used to extract an orthographic amplitude view with high angular selectivity. Spatial resolution reduction may be compensated for using a super resolution convolution neural network (SRCNN) in an operation described later.

전자 장치(100)는 220 동작에서 라이트필드 데이터를 처리할 수 있다. 이 때 추출된 정사영 진폭 뷰는 스페클(speckle) 노이즈에 의해 오염되어 있을 수 있다. 그리고 상술된 바와 같이, 추출된 정사영 진폭 뷰는 해상도가 낮을 수 있다. 프로세서(140)는 딥러닝 기술을 기반으로, 라이트필드 데이터에서 스페클 노이즈를 제거하고, 라이트필드 데이터의 해상도를 향상시킬 수 있다. 딥러닝 기술은 DnCNN(denoise convolution neural network) 또는 SRCNN(super resolution convolution neural network) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 프로세서(140)는 DnCNN을 통해, 추출된 정사영 진폭 뷰에서 스페클 노이즈를 제거할 수 있다. 프로세서(140)는 SRCNN을 통해, 추출된 정사영 진폭 뷰의 해상도를 향상시킬 수 있다. The electronic device 100 may process the light field data in operation 220. At this time, the extracted orthographic amplitude view may be contaminated by speckle noise. And, as described above, the extracted orthographic amplitude view may have a low resolution. The processor 140 may remove speckle noise from light field data and improve resolution of light field data based on a deep learning technology. The deep learning technology may include at least one of a denoise convolution neural network (DnCNN) or a super resolution convolution neural network (SRCNN). The processor 140 may remove speckle noise from the extracted orthographic amplitude view through DnCNN. The processor 140 may improve the resolution of the extracted orthographic amplitude view through the SRCNN.

DnCNN은 추출된 정사영 진폭 뷰에서 스페클 노이즈를 줄이기 위해 사용될 수 있다. DnCNN은 영상에서 가산성 가우시안 노이즈(additive Gaussian noise)를 제거하기 위해 제안된 딥러닝(deep learning) 기술이다. DnCNN은 도 5에 도시된 바와 같이 세 개의 층들로 구성될 수 있다. 첫 번째 층은 콘볼루션(convolution)(Conv)과 정류 선형 유닛(rectified linear unit)(ReLU) 함수들로 구성될 수 있다. 각각 3Х3Х1의 크기를 갖는 64개의 필터들이 64개의 특징 맵(feature map)들을 얻기 위해 사용될 수 있다. ReLU 함수는 비선형성을 제공하는 데 사용될 수 있다. 두 번째 층은 콘볼루션(Conv), 배치 정규화(Batch Normalization)(BN) 및 정류 선형 유닛(ReLU) 함수들로 구성될 수 있다. 각각 3Х3Х64의 크기를 갖는 64 개의 필터들로 구성될 수 있다. 두 번째 층은 노이즈를 분리하기 위해 반복될 수 있다. 노이즈 제거 정도는 층의 깊이 또는 반복 횟수에 의해 조정될 수 있다. 마지막으로, 세 번째 층은 콘볼루션(Conv) 함수로 구성되며, 결과 이미지를 얻기 위해 사용될 수 있다. 결과 이미지는 노이즈만 있는 잔차(residual) 이미지일 수 있다. 오리지널(original) 이미지에서 잔차 이미지를 뺌으로써, 노이즈 감소 이미지가 획득될 수 있다. DnCNN can be used to reduce speckle noise in the extracted orthographic amplitude view. DnCNN is a deep learning technique proposed to remove additive Gaussian noise from an image. DnCNN may be composed of three layers as shown in FIG. 5. The first layer may be composed of convolution (Conv) and rectified linear unit (ReLU) functions. 64 filters each having a size of 3Х3Х1 can be used to obtain 64 feature maps. The ReLU function can be used to provide nonlinearity. The second layer may consist of convolution (Conv), batch normalization (BN) and rectification linear unit (ReLU) functions. It can be composed of 64 filters each having a size of 3Х3Х64. The second layer can be repeated to isolate the noise. The degree of noise removal can be adjusted by the depth of the layer or the number of repetitions. Finally, the third layer consists of a convolution (Conv) function, which can be used to get the resulting image. The resulting image may be a residual image with only noise. By subtracting the residual image from the original image, a noise reduction image can be obtained.

원래의 DnCNN은 하기 [수학식 2]와 같은 가산성 가우시안 노이즈 모델을 위해 설계되었다. The original DnCNN was designed for an additive Gaussian noise model as shown in [Equation 2] below.

Figure 112019128111985-pat00002
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여기서, x는 노이즈로 오염된 이미지를 나타내고, y는 해당하는 노이즈 없는 영상을 나타낼 수 있다. nσ는 노이즈를 나타내고, 제로 평균 및 표준 편차 σ를 갖는 가우시안 분포를 갖는 것으로 가정될 수 있다. 상기 [수학식 2]의 노이즈 모델을 통해, 노이즈 없는 이미지에서 노이즈로 오염된 이미지가 생성되며, 노이즈 없는 이미지와 노이즈로 오염된 이미지의 쌍은 DnCNN의 훈련(traning)에 사용된다. 그러나, 상기 [수학식 2]의 노이즈 모델은 스페클이 다른 통계치를 갖기 때문에, 다양한 실시예들에 그대로 이용될 수 없다. 다양한 실시예들에서는 원래의 DnCNN 설계를 최대한 유지하면서, 상기 [수학식 2]의 노이즈 모델을 수정하여 스페클 통계치에 근사하게 할 수 있다.Here, x denotes an image contaminated with noise, and y denotes a corresponding noise-free image. n σ represents noise and can be assumed to have a Gaussian distribution with zero mean and standard deviation σ. Through the noise model of [Equation 2], a noise-contaminated image is generated from a noise-free image, and a pair of a noise-free image and a noise-contaminated image is used for training DnCNN. However, the noise model of [Equation 2] cannot be used as it is in various embodiments because speckles have different statistics. In various embodiments, while maintaining the original DnCNN design as much as possible, the noise model of [Equation 2] may be modified to approximate the speckle statistics.

하기 [수학식 3]과 같이, 스페클 A가 동일한 진폭 |a| 및 임의 단계들의 복소수들을 N으로 평균하여 생성된다고 가정할 수 있다. As shown in [Equation 3] below, speckle A has the same amplitude |a| And it can be assumed that it is generated by averaging the complex numbers of arbitrary steps by N.

Figure 112019128111985-pat00003
Figure 112019128111985-pat00003

여기서, 위상 θn은 범위[0, 2π]내에 균일하게 분포되어 있을 수 있다. 이는, 스페클 A의 실수부 Ar과 허수부 Ai 부분들의 결합 확률 밀도 함수(joint probability density function)가, 하기 [수학식 4]와 같음을 나타낼 수 있다. Here, the phase θ n may be uniformly distributed within the range [0, 2π]. This may indicate that the joint probability density function of the real part Ar and the imaginary part Ai of the speckle A is as shown in [Equation 4] below.

Figure 112019128111985-pat00004
Figure 112019128111985-pat00004

스페클 진폭 이미지(speckled amplitude image)의 확률 밀도 함수 f|A|는 하기 [수학식 5]와 같이 획득될 수 있다. 또한, 스페클 진폭 이미지의 평균 m|A|와 표준 편차 σ|A|가 하기 [수학식 6] 및 [수학식 7]과 같이 획득될 수 있다. 하기 [수학식 6] 및 [수학식 7]은 스페클 진폭 이미지의 평균과 표준 편차가 모두 오리지널 이미지의 진폭 |a|에 비례한다는 것을 의미할 수 있다. 그리고, 하기 [수학식 5]의 확률 밀도 함수 f|A|는 동일한 평균과 표준편차를 가지고 가우시안 분포에 근사될 수 있다. 이를 통해, 스페클 진폭 이미지 x가 하기[수학식 8]과 같이 모델링될 수 있다. The probability density function f |A| of the speckled amplitude image Can be obtained as follows [Equation 5]. Also, the average of the speckle amplitude images m |A| And standard deviation σ |A| Can be obtained as follows [Equation 6] and [Equation 7]. The following [Equation 6] and [Equation 7] may mean that both the average and the standard deviation of the speckle amplitude image are proportional to the amplitude |a| of the original image. And, the probability density function f |A| of the following [Equation 5] Can be approximated to a Gaussian distribution with the same mean and standard deviation. Through this, the speckle amplitude image x can be modeled as follows [Equation 8].

Figure 112019128111985-pat00005
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Figure 112019128111985-pat00006
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Figure 112019128111985-pat00007
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Figure 112019128111985-pat00008
Figure 112019128111985-pat00008

여기서, nσo는 노이즈를 나타내고, 제로 평균 및 표준 편차

Figure 112019128111985-pat00009
를 갖는 가우시안 노이즈일 수 있다.
Figure 112019128111985-pat00010
를 정의함으로써, 상기 [수학식 8]은 하기 [수학식 9]와 같이 변경될 수 있다. Where n σo denotes the noise, zero mean and standard deviation
Figure 112019128111985-pat00009
It may be Gaussian noise with.
Figure 112019128111985-pat00010
By defining [Equation 8] can be changed as shown in [Equation 9] below.

Figure 112019128111985-pat00011
Figure 112019128111985-pat00011

여기서, nσ'은 노이즈를 나타내고, 제로 평균 및 표준 편차

Figure 112019128111985-pat00012
를 갖는 가우시안 분포를 가질 수 있다. 요약하면, 다양한 실시예들에 있어서, 상기 [수학식 9]와 같이 수정된 노이즈 모델은 DnCNN의 훈련 단계에서 상기 [수학식 2]를 대신하여 사용될 수 있다. Where n σ'denotes noise, zero mean and standard deviation
Figure 112019128111985-pat00012
It can have a Gaussian distribution with In summary, in various embodiments, the noise model modified as in [Equation 9] may be used in place of [Equation 2] in the training step of DnCNN.

SRCNN은 추출된 정사영 진폭 뷰의 해상도 보상을 위해 사용될 수 있다. 상술된 바와 같, 추출된 정사영 진폭 뷰는 홀로그램 자체보다 해상도가 낮을 수 있다. 이러한 해상도 감소는 홀로그램으로부터 정사영 진폭 뷰 추출 시 이용되는 밴드패스 필터링에 기인할 수 있다. 밴드패스 필터의 대역폭 Bp와 홀로그램 자체의 대역폭 BH에 대해, 추출된 정사영 진폭 뷰의 유효 해상도는 홀로그램의 원래 해상도에서 Bp/BH 비율로 감소될 수 있다. 아울러, DnCNN을 사용하여 스페클 노이즈를 제거함에 따라, 추출된 정사영 진폭 뷰의 해상도가 더 낮아질 수 있다. SRCNN은 단일 이미지 초고해상도(single-image super-resolution)를 수행하는 딥러닝 기술이다. SRCNN은, 도 6에 도시된 바와 같이 패치 추출(patch extraction)과 표현(representation), 비선형 매핑(non-linear mapping), 및 재구성(reconstruction)을 각각 수행하는 복수 개의 층들로 구성될 수 있다. SRCNN can be used for resolution compensation of the extracted orthographic amplitude view. As described above, the extracted orthographic amplitude view may have a lower resolution than the hologram itself. This reduction in resolution may be due to bandpass filtering used when extracting the orthogonal amplitude view from the hologram. For the bandwidth B p of the bandpass filter and the bandwidth B H of the hologram itself, the effective resolution of the extracted orthogonal amplitude view can be reduced by the ratio B p /B H from the original resolution of the hologram. In addition, as the speckle noise is removed using DnCNN, the resolution of the extracted orthographic amplitude view may be lowered. SRCNN is a deep learning technology that performs single-image super-resolution. As illustrated in FIG. 6, the SRCNN may be composed of a plurality of layers that perform patch extraction, representation, non-linear mapping, and reconstruction, respectively.

다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(140)는 DnCNN을 적용하여, 정사영 진폭 뷰로부터 스페클 노이즈를 제거하고, SRCNN을 적용하여, 정사영 진폭 뷰의 해상도를 보상할 수 있다. 이를 통해, 프로세서(140)는 한 세트의 정사영 이미지들로 구성된 최종의 라이트필드 데이터를 획득할 수 있다. According to various embodiments, the processor 140 may apply DnCNN to remove speckle noise from the orthogonal amplitude view, and apply SRCNN to compensate the resolution of the orthogonal amplitude view. Through this, the processor 140 may obtain final light field data composed of a set of orthographic images.

전자 장치(100)는 230 동작에서 라이트필드 데이터로부터 새로운 홀로그램을 합성할 수 있다. 이 때 전자 장치(100)는 원하는 반송파(carrier wave)를 사용할 수 있다. 라이트필드 데이터는 위상 정보가 없는 진폭 이미지들로 이루어질 수 있다. 홀로그램의 재구성된 3D 객체 표면에서의 위상 분포는 홀로그램 합성에 사용되는 반송파에 의해 결정될 수 있다. 다양한 실시예들에서는, 반송파는, 도 7에 도시된 바와 같이 적용되는 홀로그램 스페클 감소 기술의 요건에 따라 선택될 수 있다. 일 예로, 랜덤 위상 기술의 시간적 평균화를 위해, 다수의 홀로그램들이 다른 랜덤 위상 반송파들과 합성될 수 있다. 다른 예로, 인터리빙된 각 스펙트럼 기술(interleaved angular spectrum technique)의 시간 다중화를 위해, 다수의 홀로그램들이 서로 다른 세트의 인터리빙된 평면 반송파들과 합성될 수 있다. 따라서, 다양한 실시예들에서는, 프로세서(140)가 임의의 반송파를 사용하여, 라이트필드 데이터로부터 새로운 홀로그램을 합성할 수 있다. The electronic device 100 may synthesize a new hologram from the light field data in operation 230. In this case, the electronic device 100 may use a desired carrier wave. The light field data may be composed of amplitude images without phase information. The phase distribution on the surface of the reconstructed 3D object of the hologram may be determined by a carrier wave used for hologram synthesis. In various embodiments, the carrier may be selected according to the requirements of the applied holographic speckle reduction technique as shown in FIG. 7. For example, for temporal averaging of the random phase technique, a plurality of holograms may be synthesized with other random phase carriers. As another example, for time multiplexing of the interleaved angular spectrum technique, a plurality of holograms may be synthesized with different sets of interleaved plane carriers. Accordingly, in various embodiments, the processor 140 may synthesize a new hologram from the light field data using an arbitrary carrier.

프로세서(140)는 라이트필드 데이터로부터의 비-호겔 기반의 홀로그램 합성 기술을 사용할 수 있다. 라이트필드 데이터에 대한 많은 홀로그램 합성 기술이 반송파를 제어하지 않고 홀로그램 스테레오그램(stereogram)을 생성하지만, 비-호겔 기반 CGH 기술은 선택된 반송파에 의해 결정되는 위상 오프셋으로, 각 물체점에 대해 연속적인 파면을 갖는 홀로그램을 생성할 수 있다. 또한 비-호겔 기반 기술은 기존의 호겔(hogel) 기반 홀로그램 스테레오그램 기술의 공간-각 해상도 트레이드오프(spatio-angular resolution tradeoff)로부터 자유로울 수 있다. 이러한 특징은, 라이트필드 데이터와 동일한 해상도로 홀로그램의 합성을 가능하게 한다. 프로세서(140)는 도 8에 도시된 바와 같은 비-호겔 기반 CGH 기술을 기반으로, 라이트필드 데이터로부터 홀로그램을 합성할 수 있다. 프로세서(140)는 정사영 진폭 뷰 Ufx,fy(x, y)에서 4차원(4D) 라이트필드 데이터 L(x, y, fx, fy)를 구성한 후(여기서, L(x, y, fx, fy)=Ufx,fy(x, y)), 비-호겔 기반 CGH 기술은 하기 [수학식 10]과 같이 홀로그램 H(x, y)을 합성할 수 있다.The processor 140 may use a non-Hogel based hologram synthesis technology from light field data. Many holographic synthesis techniques for light field data generate holographic stereograms without controlling the carrier, but non-Hogel-based CGH technology is a phase offset determined by the selected carrier, and is a continuous wavefront for each object point. It is possible to create a hologram with In addition, the non-Hogel-based technology can be free from the spatio-angular resolution tradeoff of the existing Hogel-based holographic stereogram technology. This feature makes it possible to synthesize a hologram with the same resolution as the light field data. The processor 140 may synthesize a hologram from light field data based on the non-Hogel based CGH technology as shown in FIG. 8. The processor 140 configures the four-dimensional (4D) light field data L(x, y, f x , f y ) in the orthogonal projection amplitude view U fx,fy (x, y) (here, L(x, y, f x , f y ) = U fx, fy (x, y)), non-Hogel-based CGH technology can synthesize a hologram H (x, y) as shown in [Equation 10] below.

Figure 112019128111985-pat00013
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여기서, L(x, y, fx, fy)은 fx과 fy 축에 대한 2D 푸리에 변환일 수 있다. W(xc, yc)는 홀로그램 평면에 대한 반송파의 복소 필드(complex field)일 수 있다. 따라서, 다양한 실시예들에서는, 적용되는 스페클 제거 홀로그램 재구성 기술에 따라, 반송파 또는 W(xc, yc)가 선택되어, 상기 [수학식 10]에 적용될 수 있다. Here, L(x, y, f x , f y ) may be a 2D Fourier transform for the f x and f y axes. W(x c , y c ) may be a complex field of a carrier for the hologram plane. Accordingly, in various embodiments, a carrier wave or W(x c , y c ) is selected according to an applied speckle removal hologram reconstruction technique, and may be applied to [Equation 10].

다양한 실시예들에 따른 전자 장치(100)는, 메모리(130), 및 메모리(130)와 연결되어 동작하는 프로세서(140)를 포함하고, 프로세서(140)는, 홀로그램을 라이트필드 데이터로 변환하고, 라이트필드 데이터로부터 스페클 노이즈를 제거하고, 라이트필드 데이터에 대해 해상도를 보상하고, 라이트필드 데이터로부터 새로운 홀로그램을 합성하도록 구성될 수 있다. The electronic device 100 according to various embodiments includes a memory 130 and a processor 140 connected to the memory 130 to operate, and the processor 140 converts a hologram into write field data , It may be configured to remove speckle noise from the light field data, compensate the resolution for the light field data, and synthesize a new hologram from the light field data.

다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(140)는, 홀로그램으로부터 복수 개의 정사영 진폭 뷰들을 라이트필드 데이터로서 추출하도록 구성될 수 있다. According to various embodiments, the processor 140 may be configured to extract a plurality of orthographic amplitude views from a hologram as light field data.

다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(140)는, DnCNN(denoise convolution neural network)을 기반으로 딥러닝을 수행하여, 스페클 노이즈와 관련된 잔차 이미지를 획득하고, 라이트필드 데이터와 관련된 오리지널 이미지에서 잔차 이미지를 빼도록 구성될 수 있다. According to various embodiments, the processor 140 performs deep learning based on a denoise convolution neural network (DnCNN) to obtain a residual image related to speckle noise, and a residual image from an original image related to light field data. Can be configured to subtract.

다양한 실시예들에 따르면, DnCNN은, [수학식 9]와 같은 가산성 가우시안 노이즈 모델을 기반으로, 설계될 수 있다. According to various embodiments, DnCNN may be designed based on an additive Gaussian noise model such as [Equation 9].

다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(140)는, 정해진 대역폭을 갖는 밴드패스 필터를 이용하여, 정사영 진폭 뷰들을 추출하고, 대역폭에 대응하여 감소되는 해상도를 보상하도록 구성될 수 있다. According to various embodiments, the processor 140 may be configured to extract orthogonal amplitude views by using a bandpass filter having a predetermined bandwidth, and compensate for a resolution that decreases in response to the bandwidth.

다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(140)는, SRCNN(super resolution convolution neural network)을 기반으로 딥러닝을 수행하여, 해상도를 보상하도록 구성될 수 있다. According to various embodiments, the processor 140 may be configured to compensate for resolution by performing deep learning based on a super resolution convolution neural network (SRCNN).

다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(140)는, 반송파에 의해 결정되는 위상 오프셋을 이용하여, 새로운 홀로그램을 합성하도록 구성되는 장치.According to various embodiments, the processor 140 is an apparatus configured to synthesize a new hologram using a phase offset determined by a carrier wave.

다양한 실시예들에 따르면, 프로세서(140)는, [수학식 10]을 기반으로 새로운 홀로그램을 합성할 수 있다. According to various embodiments, the processor 140 may synthesize a new hologram based on [Equation 10].

다양한 실시예들에 따른 전자 장치(100)의 동작 방법은, 홀로그램을 라이트필드 데이터로 변환하는 동작, 라이트필드 데이터로부터 스페클 노이즈를 제거하는 동작, 라이트필드 데이터에 대해 해상도를 보상하는 동작, 및 라이트필드 데이터로부터 새로운 홀로그램을 합성하는 동작을 포함할 수 있다. An operation method of the electronic device 100 according to various embodiments includes an operation of converting a hologram into light field data, an operation of removing speckle noise from light field data, an operation of compensating resolution for light field data, and It may include an operation of synthesizing a new hologram from the light field data.

다양한 실시예들에 따르면, 라이트필드 데이터로 변환하는 동작은, 홀로그램으로부터 복수 개의 정사영 진폭 뷰들을 추출하는 동작을 포함할 수 있다. According to various embodiments, converting the light field data may include extracting a plurality of orthographic amplitude views from a hologram.

다양한 실시예들에 따르면, 스페클 노이즈를 제거하는 동작은, DnCNN(denoise convolution neural network)을 기반으로 딥러닝을 수행하여, 스페클 노이즈와 관련된 잔차 이미지를 획득하는 동작, 및 라이트필드 데이터와 관련된 오리지널 이미지에서 잔차 이미지를 빼는 동작을 포함할 수 있다. According to various embodiments, the operation of removing speckle noise is an operation of acquiring a residual image related to speckle noise by performing deep learning based on a denoise convolution neural network (DnCNN), and an operation related to light field data. It may include an operation of subtracting the residual image from the original image.

다양한 실시예들에 따르면, DnCNN은, [수학식 9]와 같은 가산성 가우시안 노이즈 모델을 기반으로, 설계될 수 있다. According to various embodiments, DnCNN may be designed based on an additive Gaussian noise model such as [Equation 9].

다양한 실시예들에 따르면, 정사영 진폭 뷰들을 추출하는 동작은, 정해진 대역폭을 갖는 밴드패스 필터를 이용하여, 정사영 진폭 뷰들을 추출하고, 해상도를 보상하는 동작은, 대역폭에 대응하여 감소되는 해상도를 보상할 수 있다. According to various embodiments, the operation of extracting the orthogonal amplitude views includes extracting the orthogonal amplitude views using a bandpass filter having a predetermined bandwidth, and the operation of compensating the resolution compensates for a resolution that decreases in response to the bandwidth. can do.

다양한 실시예들에 따르면, 해상도를 보상하는 동작은, SRCNN(super resolution convolution neural network)을 기반으로 딥러닝을 수행하여, 해상도를 보상할 수 있다. According to various embodiments, the operation of compensating the resolution may compensate the resolution by performing deep learning based on a super resolution convolution neural network (SRCNN).

다양한 실시예들에 따르면, 새로운 홀로그램을 합성하는 동작은, 반송파에 의해 결정되는 위상 오프셋을 이용하여, 새로운 홀로그램을 합성할 수 있다. According to various embodiments, the operation of synthesizing a new hologram may synthesize a new hologram by using a phase offset determined by a carrier wave.

다양한 실시예들에 따르면, 새로운 홀로그램을 합성하는 동작은, [수학식 10]을 기반으로 새로운 홀로그램을 합성할 수 있다. According to various embodiments, the operation of synthesizing a new hologram may synthesize a new hologram based on [Equation 10].

다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(100)는 홀로그램을 라이트필드 데이터로 변환하고, 라이트필드 데이터로부터 스페클 노이즈를 제거할 수 있다. 이 때 전자 장치(100)는 라이트필드 데이터를 기반으로, 감소되는 해상도를 보상할 수 있다. 이를 통해, 전자 장치(100)는 스페클 노이즈가 제거되고, 해상도가 보상된 라이트필드 데이터로부터 새로운 홀로그램을 합성할 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(100)는 오리지널 홀로그램의 해상도를, 새로운 홀로그램에 대해서도 유지할 수 있다. 즉 전자 장치(100)는 홀로그램으로부터 스페클 노이즈를 제거하면서, 홀로그램의 해상도 감소를 억제할 수 있다. According to various embodiments, the electronic device 100 may convert a hologram into light field data and may remove speckle noise from the light field data. In this case, the electronic device 100 may compensate for the reduced resolution based on the light field data. Through this, the electronic device 100 may synthesize a new hologram from light field data for which speckle noise is removed and resolution is compensated. Accordingly, the electronic device 100 can maintain the resolution of the original hologram, even for the new hologram. That is, the electronic device 100 may suppress a decrease in the resolution of the hologram while removing speckle noise from the hologram.

본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및/또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C" 또는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째" 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.Various embodiments of the present document and terms used therein are not intended to limit the technology described in this document to a specific embodiment, and should be understood to include various modifications, equivalents, and/or substitutes of the corresponding embodiment. In connection with the description of the drawings, similar reference numerals may be used for similar elements. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this document, expressions such as "A or B", "at least one of A and/or B", "A, B or C" or "at least one of A, B and/or C" are all of the items listed together. It can include possible combinations. Expressions such as "first", "second", "first" or "second" can modify the corresponding elements regardless of their order or importance, and are only used to distinguish one element from another. The components are not limited. When it is mentioned that a certain (eg, first) component is “(functionally or communicatively) connected” or “connected” to another (eg, second) component, the certain component is It may be directly connected to the component, or may be connected through another component (eg, a third component).

본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)으로 구성될 수 있다. The term "module" used in this document includes a unit composed of hardware, software, or firmware, and may be used interchangeably with terms such as, for example, logic, logic blocks, parts, or circuits. A module may be an integrally configured component or a minimum unit or a part of one or more functions. For example, the module may be configured as an application-specific integrated circuit (ASIC).

본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(100))에 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기의 프로세서는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.Various embodiments of the present document may be implemented as software including one or more instructions stored in a storage medium that can be read by a machine (for example, the electronic device 100). For example, the processor of the device may invoke and execute at least one of the one or more instructions stored from the storage medium. This enables the device to be operated to perform at least one function according to the at least one command invoked. The one or more instructions may include code generated by a compiler or code that can be executed by an interpreter. A storage medium that can be read by a device may be provided in the form of a non-transitory storage medium. Here,'non-transient' only means that the storage medium is a tangible device and does not contain a signal (e.g., electromagnetic waves), and this term refers to the case where data is semi-permanently stored in the storage medium. It does not distinguish between temporary storage cases.

다양한 실시예들에 따르면, 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 통합 이전에 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.According to various embodiments, each component (eg, a module or program) of the described components may include a singular number or a plurality of entities. According to various embodiments, one or more components or operations among the above-described corresponding components may be omitted, or one or more other components or operations may be added. Alternatively or additionally, a plurality of components (eg, a module or a program) may be integrated into one component. In this case, the integrated component may perform one or more functions of each component of the plurality of components in the same or similar to that performed by the corresponding component among the plurality of components prior to integration. According to various embodiments, operations performed by a module, program, or other component may be sequentially, parallel, repeatedly, or heuristically executed, or one or more of the operations may be executed in a different order, or omitted. , Or one or more other actions may be added.

Claims (15)

전자 장치의 동작 방법에 있어서,
홀로그램을 라이트필드 데이터로 변환하는 동작;
상기 라이트필드 데이터로부터 스페클 노이즈를 제거하는 동작;
상기 라이트필드 데이터에 대해 해상도를 보상하는 동작; 및
상기 라이트필드 데이터로부터 새로운 홀로그램을 합성하는 동작을 포함하고,
상기 스페클 노이즈를 제거하는 동작은,
DnCNN(denoise convolution neural network)을 기반으로 딥러닝을 수행하여, 상기 스페클 노이즈와 관련된 잔차 이미지를 획득하는 동작; 및
상기 라이트필드 데이터와 관련된 오리지널 이미지에서 상기 잔차 이미지를 빼는 동작을 포함하고,
상기 DnCNN은,
하기 수학식과 같은 가산성 가우시안 노이즈 모델을 기반으로, 설계된 방법.
Figure 112020108425961-pat00027

여기서, 상기 x는 노이즈로 오염된 이미지를 나타내고, 상기 y'는 노이즈가 없는 이미지를 나타내고, nσ'은 노이즈를 나타내고, 제로 평균 및 표준 편차
Figure 112020108425961-pat00028
를 갖는 가우시안 분포를 가짐.
In the method of operating an electronic device,
Converting the hologram into light field data;
Removing speckle noise from the light field data;
Compensating the resolution for the light field data; And
And synthesizing a new hologram from the light field data,
The operation of removing the speckle noise,
Performing deep learning based on a denoise convolution neural network (DnCNN) to obtain a residual image related to the speckle noise; And
And subtracting the residual image from the original image related to the light field data,
The DnCNN is,
A method designed based on the additive Gaussian noise model as shown in the following equation.
Figure 112020108425961-pat00027

Here, x represents an image contaminated with noise, y'represents an image without noise, n σ'represents noise, and zero mean and standard deviation
Figure 112020108425961-pat00028
Has a Gaussian distribution with
제 1 항에 있어서,
상기 라이트필드 데이터로 변환하는 동작은,
상기 홀로그램으로부터 복수 개의 정사영 진폭 뷰들을 추출하는 동작을 포함하는 방법.
The method of claim 1,
The operation of converting to the light field data,
And extracting a plurality of orthographic amplitude views from the hologram.
삭제delete 삭제delete 제 2 항에 있어서,
상기 정사영 진폭 뷰들을 추출하는 동작은,
정해진 대역폭을 갖는 밴드패스 필터를 이용하여, 상기 정사영 진폭 뷰들을 추출하고,
상기 해상도를 보상하는 동작은,
상기 대역폭에 대응하여 감소되는 해상도를 보상하는 방법.
The method of claim 2,
The operation of extracting the orthographic amplitude views,
Using a bandpass filter having a predetermined bandwidth, extracting the orthogonal amplitude views,
The operation of compensating for the resolution,
A method of compensating for a reduced resolution corresponding to the bandwidth.
제 1 항에 있어서,
상기 해상도를 보상하는 동작은,
SRCNN(super resolution convolution neural network)을 기반으로 딥러닝을 수행하여, 상기 해상도를 보상하는 방법.
The method of claim 1,
The operation of compensating for the resolution,
A method of compensating for the resolution by performing deep learning based on a super resolution convolution neural network (SRCNN).
삭제delete 삭제delete 전자 장치에 있어서,
메모리; 및
상기 메모리와 연결되어 동작하는 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는,
홀로그램을 라이트필드 데이터로 변환하고,
상기 라이트필드 데이터로부터 스페클 노이즈를 제거하고,
상기 라이트필드 데이터에 대해 해상도를 보상하고,
상기 라이트필드 데이터로부터 새로운 홀로그램을 합성하도록 구성되고,
상기 프로세서는,
DnCNN(denoise convolution neural network)을 기반으로 딥러닝을 수행하여, 상기 스페클 노이즈와 관련된 잔차 이미지를 획득하고,
상기 라이트필드 데이터와 관련된 오리지널 이미지에서 상기 잔차 이미지를 빼도록 구성되고,
상기 DnCNN은,
하기 수학식과 같은 가산성 가우시안 노이즈 모델을 기반으로, 설계된 장치.
Figure 112020108425961-pat00029

여기서, 상기 x는 노이즈로 오염된 이미지를 나타내고, 상기 y'는 노이즈가 없는 이미지를 나타내고, nσ'은 노이즈를 나타내고, 제로 평균 및 표준 편차
Figure 112020108425961-pat00030
를 갖는 가우시안 분포를 가짐.
In the electronic device,
Memory; And
A processor connected to the memory and operating,
The processor,
Convert the hologram to light field data,
Remove speckle noise from the light field data,
Compensating the resolution for the light field data,
It is configured to synthesize a new hologram from the light field data,
The processor,
By performing deep learning based on DnCNN (denoise convolution neural network), a residual image related to the speckle noise is obtained,
It is configured to subtract the residual image from the original image related to the light field data,
The DnCNN is,
A device designed based on the additive Gaussian noise model as shown in the following equation.
Figure 112020108425961-pat00029

Here, x denotes an image contaminated with noise, y'denotes an image without noise, n σ'denotes noise, and zero mean and standard deviation
Figure 112020108425961-pat00030
Has a Gaussian distribution with
제 9 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 홀로그램으로부터 복수 개의 정사영 진폭 뷰들을 상기 라이트필드 데이터로서 추출하도록 구성되는 장치.
The method of claim 9,
The processor,
An apparatus configured to extract a plurality of orthographic amplitude views from the hologram as the lightfield data.
삭제delete 삭제delete 제 10 항에 있어서,
상기 프로세서는,
정해진 대역폭을 갖는 밴드패스 필터를 이용하여, 상기 정사영 진폭 뷰들을 추출하고,
상기 대역폭에 대응하여 감소되는 해상도를 보상하도록 구성되는 장치.
The method of claim 10,
The processor,
Using a bandpass filter having a predetermined bandwidth, extracting the orthogonal amplitude views,
An apparatus configured to compensate for a reduced resolution corresponding to the bandwidth.
제 9 항에 있어서,
상기 프로세서는,
SRCNN(super resolution convolution neural network)을 기반으로 딥러닝을 수행하여, 상기 해상도를 보상하도록 구성되는 장치.
The method of claim 9,
The processor,
An apparatus configured to compensate for the resolution by performing deep learning based on a super resolution convolution neural network (SRCNN).
삭제delete
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102410380B1 (en) * 2021-04-08 2022-06-16 재단법인대구경북과학기술원 Apparatus and method for reconstructing noiseless phase image from garbor hologram based on deep-learning
KR20220085627A (en) * 2020-12-15 2022-06-22 인하대학교 산학협력단 Method and Apparatus for Generation of distortion-free scaled hologram using light field data conversion

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012008252A (en) * 2010-06-23 2012-01-12 Pioneer Electronic Corp Image data generation method and its device and holographic stereogram generating system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012008252A (en) * 2010-06-23 2012-01-12 Pioneer Electronic Corp Image data generation method and its device and holographic stereogram generating system

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Remo Ziegler 등,"A Bidirectional Light Field - Hologram Transform", EUROGRAPHICS 2007/D. Cohen-Or and P. Slavik *
Yair Rivenson 등,"Deep learning in holography and coherent imaging", Light: Science & Applications 8 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220085627A (en) * 2020-12-15 2022-06-22 인하대학교 산학협력단 Method and Apparatus for Generation of distortion-free scaled hologram using light field data conversion
KR102502586B1 (en) * 2020-12-15 2023-02-23 인하대학교 산학협력단 Method and Apparatus for Generation of distortion-free scaled hologram using light field data conversion
KR102410380B1 (en) * 2021-04-08 2022-06-16 재단법인대구경북과학기술원 Apparatus and method for reconstructing noiseless phase image from garbor hologram based on deep-learning

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