KR102593103B1 - Apparatus, method and computer program for aligning of camera - Google Patents

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Abstract

제 1 구역, 제 2 구역 및 상기 제 1 구역 및 상기 제 2 구역 사이에 위치하는 제 3 구역을 포함하는 촬영 장소 내에 설치된 복수의 카메라를 정렬하는 장치는 멀티카메라 칼리브레이션을 통해 상기 복수의 카메라에 대해 제 1 사영 행렬을 도출하는 제 1 사영 행렬 도출부, 상기 도출된 제 1 사영 행렬 및 상기 촬영 장소를 구성하는 평면에 기초하여 상기 복수의 카메라 중 상기 제 1 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 1 타임 슬라이스 그룹 및 상기 복수의 카메라 중 상기 제 2 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 2 타임 슬라이스 그룹에 대한 각각의 기준 법선 벡터를 도출하는 기준 법선 벡터 도출부, 상기 도출된 각각의 기준 법선 벡터를 기준축으로 설정하여 상기 복수의 카메라에 대한 보정을 수행하는 보정부, 상기 보정된 복수의 카메라에 대해 각각의 카메라가 정렬될 제 2 사영 행렬을 도출하는 제 2 사영 행렬 도출부 및 상기 도출된 제 1 사영 행렬 및 상기 제 2 사영 행렬에 기초하여 상기 복수의 카메라로부터 촬영된 영상에 대한 정렬을 수행하는 정렬부를 포함한다. A device for aligning a plurality of cameras installed in a shooting location including a first zone, a second zone, and a third zone located between the first zone and the second zone is configured to align the plurality of cameras through multi-camera calibration. It includes a first projection matrix deriving unit that derives a first projection matrix, and at least one camera that photographs the first area among the plurality of cameras based on the derived first projection matrix and a plane constituting the photographing location. a reference normal vector deriving unit for deriving each reference normal vector for the first time slice group and the second time slice group including at least one camera for photographing the second zone among the plurality of cameras, the derived A correction unit that sets each reference normal vector as a reference axis to perform correction for the plurality of cameras, and derives a second projection matrix by which each camera will be aligned for the corrected plurality of cameras. and an alignment unit that sorts images captured from the plurality of cameras based on the derived first and second projective matrices.

Description

카메라를 정렬하는 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램{APPARATUS, METHOD AND COMPUTER PROGRAM FOR ALIGNING OF CAMERA}Apparatus, method and computer program for aligning a camera {APPARATUS, METHOD AND COMPUTER PROGRAM FOR ALIGNING OF CAMERA}

본 발명은 카메라를 정렬하는 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다. The present invention relates to devices, methods, and computer programs for aligning cameras.

타임 슬라이스(time slice) 기법이란, 복수의 카메라가 다양한 각도로 피사체를 향하도록 설치하여 순간적으로 동시에 촬영한 후, 컴퓨터를 이용해 사진을 연결함으로써, 피사체의 정지된 동작을 마치 무비 카메라로 찍은 듯이 보이게 하는 영상 기법을 말한다. 타임 슬라이스는 피사체를 입체적으로 묘사할 수 있을 뿐만 아니라, 시간과 공간을 초월한 느낌을 제공한다. The time slice technique is to set up multiple cameras facing the subject at various angles, take photos at the same time, and then connect the photos using a computer to make the still movement of the subject look like it was taken with a movie camera. This refers to a video technique that uses Time slice not only allows you to depict a subject three-dimensionally, but also provides a feeling that transcends time and space.

이러한 타임 슬라이스 기법과 관련하여, 선행기술인 한국공개특허 제 2007-0000994호는 화상을 기록 및 재생하는 시스템 및 방법을 개시하고 있다. In relation to this time slice technique, Korean Patent Publication No. 2007-0000994, a prior art, discloses a system and method for recording and reproducing images.

타임 슬라이스 영상을 제공하기 위해서는 카메라 정렬이라는 사전 준비 작업을 필요로 한다. 이는, 스포츠 경기장, 공연장에 구비된 복수의 카메라 각각에 대해 카메라의 위치를 조정함으로써, 카메라를 정렬할 수 있다. In order to provide time slice images, preliminary preparation work such as camera alignment is required. This allows the cameras to be aligned by adjusting the positions of the cameras for each of the plurality of cameras provided in the sports stadium and performance hall.

종래에 타임 슬라이스 영상을 제공하기 위해서는, 복수의 카메라의 중심이 촬영 장소 내에 위치한 기준점이 되도록 복수의 카메라를 정렬하였다. 그러나 이러한 방법은 주요 이벤트가 한 영역에서 발생되는 경우에 적합하며, 이벤트가 두 개의 서로 반대되는 영역에서 발생되는 경우 적합하지 않다는 단점을 가지고 있다. Conventionally, in order to provide time slice images, a plurality of cameras are aligned so that the centers of the plurality of cameras are reference points located within the shooting location. However, this method has the disadvantage of being suitable when a major event occurs in one area and not suitable when an event occurs in two opposing areas.

제 1 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 1 타임 슬라이스 그룹, 제 2 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 2 타임 슬라이스 그룹 및 제 3 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 중간 그룹에서 촬영된 영상에 대한 정렬을 수행하는 카메라를 정렬하는 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램을 제공하고자 한다. A first time slice group containing at least one camera for capturing a first area, a second time slice group containing at least one camera for capturing a second area, and at least one camera for capturing a third area. The present invention seeks to provide an apparatus, method, and computer program for aligning cameras that perform alignment on images captured in an intermediate group.

복수의 카메라에 대해 각각의 카메라가 정렬되기 전의 제 1 사영 행렬 및 각각의 카메라가 정렬될 제 2 사영 행렬을 도출하고, 제 1 사영 행렬 및 제 2 사영 행렬에 기초하여 복수의 카메라로부터 촬영된 영상에 대한 정렬을 수행하는 카메라를 정렬하는 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램을 제공하고자 한다. For a plurality of cameras, derive a first projection matrix before each camera is aligned and a second projection matrix in which each camera will be aligned, and images captured from the plurality of cameras based on the first projection matrix and the second projection matrix It is intended to provide an apparatus, method, and computer program for aligning a camera that performs alignment for.

다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다. However, the technical challenges that this embodiment aims to achieve are not limited to the technical challenges described above, and other technical challenges may exist.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는, 멀티카메라 칼리브레이션을 통해 상기 복수의 카메라에 대해 제 1 사영 행렬을 도출하는 제 1 사영 행렬 도출부, 상기 도출된 제 1 사영 행렬 및 상기 촬영 장소를 구성하는 평면에 기초하여 상기 복수의 카메라 중 상기 제 1 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 1 타임 슬라이스 그룹 및 상기 복수의 카메라 중 상기 제 2 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 2 타임 슬라이스 그룹에 대한 각각의 기준 법선 벡터를 도출하는 기준 법선 벡터 도출부, 상기 도출된 각각의 기준 법선 벡터를 기준축으로 설정하여 상기 복수의 카메라에 대한 보정을 수행하는 보정부, 상기 보정된 복수의 카메라에 대해 각각의 카메라가 정렬될 제 2 사영 행렬을 도출하는 제 2 사영 행렬 도출부 및 상기 도출된 제 1 사영 행렬 및 상기 제 2 사영 행렬에 기초하여 상기 복수의 카메라로부터 촬영된 영상에 대한 정렬을 수행하는 정렬부를 포함하는 카메라 정렬 장치를 제공할 수 있다. As a means for achieving the above-described technical problem, an embodiment of the present invention includes a first projection matrix deriving unit for deriving a first projection matrix for the plurality of cameras through multi-camera calibration, and the derived first projection matrix. A first time slice group including at least one camera for photographing the first zone among the plurality of cameras based on a matrix and a plane constituting the shooting location, and at least one camera for photographing the second zone among the plurality of cameras A reference normal vector derivation unit that derives each reference normal vector for a second time slice group including one camera, and sets each derived reference normal vector as a reference axis to perform correction for the plurality of cameras. a correction unit, a second projection matrix derivation unit that derives a second projection matrix by which each camera will be aligned for the plurality of corrected cameras, and a plurality of projection matrices based on the derived first projection matrix and the second projection matrix. A camera alignment device including an alignment unit that performs alignment of images captured from a camera may be provided.

본 발명의 다른 실시예는, 멀티카메라 칼리브레이션을 통해 상기 복수의 카메라에 대해 제 1 사영 행렬을 도출하는 단계, 상기 도출된 제 1 사영 행렬 및 상기 촬영 장소를 구성하는 평면에 기초하여 상기 복수의 카메라 중 상기 제 1 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 1 타임 슬라이스 그룹 및 상기 복수의 카메라 중 상기 제 2 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 2 타임 슬라이스 그룹에 대한 각각의 기준 법선 벡터를 도출하는 단계, 상기 도출된 각각의 기준 법선 벡터를 기준축으로 설정하여 상기 복수의 카메라에 대한 보정을 수행하는 단계, 상기 보정된 복수의 카메라에 대해 각각의 카메라가 정렬될 제 2 사영 행렬을 도출하는 단계 및 상기 도출된 제 1 사영 행렬 및 상기 제 2 사영 행렬에 기초하여 상기 복수의 카메라로부터 촬영된 영상에 대한 정렬을 수행하는 단계를 포함하는 카메라 정렬 방법을 제공할 수 있다. Another embodiment of the present invention includes deriving a first projection matrix for the plurality of cameras through multi-camera calibration, deriving a first projection matrix for the plurality of cameras based on the derived first projection matrix and a plane constituting the shooting location. Each reference for a first time slice group including at least one camera for photographing the first zone and a second time slice group including at least one camera for photographing the second zone among the plurality of cameras. Deriving a normal vector, performing correction for the plurality of cameras by setting each of the derived reference normal vectors as a reference axis, a second projection in which each camera is aligned with respect to the calibrated plurality of cameras A camera alignment method may be provided, including deriving a matrix and aligning images captured from the plurality of cameras based on the derived first and second projective matrices.

본 발명의 또 다른 실시예는, 컴퓨터 프로그램은 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 경우, 멀티카메라 칼리브레이션을 통해 상기 복수의 카메라에 대해 제 1 사영 행렬을 도출하고, 상기 도출된 제 1 사영 행렬 및 상기 촬영 장소를 구성하는 평면에 기초하여 상기 복수의 카메라 중 상기 제 1 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 1 타임 슬라이스 그룹 및 상기 복수의 카메라 중 상기 제 2 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 2 타임 슬라이스 그룹에 대한 각각의 기준 법선 벡터를 도출하고, 상기 도출된 각각의 기준 법선 벡터를 기준축으로 설정하여 상기 복수의 카메라에 대한 보정을 수행하고, 상기 보정된 복수의 카메라에 대해 각각의 카메라가 정렬될 제 2 사영 행렬을 도출하고, 상기 도출된 제 1 사영 행렬 및 상기 제 2 사영 행렬에 기초하여 상기 복수의 카메라로부터 촬영된 영상에 대한 정렬을 수행하도록 하는 명령어들의 시퀀스를 포함하는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다. In another embodiment of the present invention, when executed by a computing device, the computer program derives a first projection matrix for the plurality of cameras through multi-camera calibration, and uses the derived first projection matrix and the shooting location. A first time slice group including at least one camera for photographing the first zone among the plurality of cameras based on the constituting plane and at least one camera for photographing the second zone among the plurality of cameras Derive each reference normal vector for the second time slice group, set each derived reference normal vector as a reference axis, perform correction for the plurality of cameras, and perform correction for each of the plurality of corrected cameras. Contains a sequence of instructions for deriving a second projection matrix by which the cameras of will be aligned, and performing alignment on images captured from the plurality of cameras based on the derived first projection matrix and the second projection matrix. A computer program stored on a medium may be provided.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described means for solving the problem are merely illustrative and should not be construed as limiting the present invention. In addition to the exemplary embodiments described above, there may be additional embodiments described in the drawings and detailed description of the invention.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 종래에는 복수의 카메라를 단일 기준점 중심으로 경기장에 배치시켰으나, 카메라의 배치 및 정렬을 타임 슬라이스 그룹과 중간 그룹으로 구분하여 정렬시켜 단일 기준점 중심의 카메라 배치를 통해 발생되는 문제점을 해결할 수 있도록 하는 카메라를 정렬하는 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다. According to one of the above-described means of solving the problem of the present invention, a plurality of cameras were conventionally placed in the stadium around a single reference point, but the arrangement and alignment of the cameras were divided into a time slice group and an intermediate group to align them so that they were centered on a single reference point. Apparatus, methods, and computer programs for aligning cameras can be provided that enable problems arising through camera placement to be resolved.

구기 종목의 스포츠 경기와 같이 서로 반대되는 영역에서 발생되는 이벤트에 대해 제 1 타임 슬라이스 그룹, 제 2 타임 슬라이스 그룹의 카메라를 배치하고, 제 1 타임 슬라이스 그룹과 제 2 타임 슬라이스 그룹의 사이에 위치한 영역에 중간 그룹의 카메라를 배치하여 경기장에서 발생되는 이벤트 발생 영역을 모두 촬영할 수 있도록 하는 카메라를 정렬하는 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다. Cameras of the first time slice group and the second time slice group are placed for events that occur in opposite areas, such as a ball game sports game, and an area located between the first time slice group and the second time slice group. It is possible to provide an apparatus, method, and computer program for arranging cameras so that all event occurrence areas occurring in a stadium can be captured by placing an intermediate group of cameras in the stadium.

타임 슬라이스 그룹 및 중간 그룹에 포함된 카메라를 이용하여 하나의 연결된 카메라 배치를 통해 경기 영상을 촬영함으로써, 몰입감이 향상된 멀티뷰 또는 타임 슬라이스 영상을 생성할 수 있도록 하는 카메라를 정렬하는 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다.An apparatus, method, and computer for arranging cameras that enable the creation of multi-view or time-slice images with improved immersion by capturing game images through a single connected camera arrangement using cameras included in a time slice group and an intermediate group. Programs can be provided.

도 1a 및 도 1b는 종래의 타임 슬라이스 영상의 제공을 위한 카메라 배치를 도시한 예시적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 슬라이스 영상의 제공을 위해 제 1 구역, 제 2 구역 및 제 3 구역으로 구분된 촬영 장소를 도시한 예시적인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 정렬 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 타임 슬라이스 그룹 및 제 2 타임 슬라이스 그룹에 대한 각각의 기준 법선 벡터를 도출하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 카메라 각각의 중심점을 보정하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기준축에 기초하여 각각의 기준점을 산출하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 카메라 각각에 대한 위치를 보정하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 슬라이스 그룹 및 중간 그룹에 포함된 각각의 카메라가 정렬된 모습을 도시한 예시적인 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 정렬 장치에서 카메라를 정렬하는 방법의 순서도이다.
1A and 1B are exemplary diagrams showing camera arrangements for providing conventional time slice images.
Figure 2 is an exemplary diagram showing a shooting location divided into a first zone, a second zone, and a third zone to provide a time slice image according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a configuration diagram of a camera alignment device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating a process for deriving reference normal vectors for a first time slice group and a second time slice group according to an embodiment of the present invention.
5A to 5C are exemplary diagrams for explaining a process of correcting the center point of each of a plurality of cameras according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is an exemplary diagram for explaining the process of calculating each reference point based on the reference axis according to an embodiment of the present invention.
7A and 7B are exemplary diagrams for explaining a process for correcting the positions of each of a plurality of cameras according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 8A and 8B are exemplary diagrams showing the arrangement of each camera included in a time slice group and an intermediate group according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a flowchart of a method for aligning cameras in a camera alignment device according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts that are not related to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only the case where it is "directly connected," but also the case where it is "electrically connected" with another element in between. . In addition, when a part is said to "include" a certain component, this does not mean excluding other components unless specifically stated to the contrary, but may further include other components, and one or more other features. It should be understood that it does not exclude in advance the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.In this specification, 'part' includes a unit realized by hardware, a unit realized by software, and a unit realized using both. Additionally, one unit may be realized using two or more pieces of hardware, and two or more units may be realized using one piece of hardware.

본 명세서에 있어서 단말 또는 디바이스가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는 해당 단말 또는 디바이스와 연결된 서버에서 대신 수행될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 서버가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부도 해당 서버와 연결된 단말 또는 디바이스에서 수행될 수도 있다.In this specification, some of the operations or functions described as being performed by a terminal or device may instead be performed on a server connected to the terminal or device. Likewise, some of the operations or functions described as being performed by the server may also be performed on a terminal or device connected to the server.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1a 및 도 1b는 종래의 타임 슬라이스 영상의 제공을 위한 카메라 배치를 도시한 예시적인 도면이다. 1A and 1B are exemplary diagrams showing camera arrangements for providing conventional time slice images.

도 1a를 참조하면, 종래에는 타임 슬라이스 영상의 제공을 위해 촬영 장소(예를 들어, 스포츠 경기장, 공연장 등)에 복수의 카메라(110)가 반구 형상으로 배치되고, 복수의 카메라(110)가 단일 기준점(100)을 중심으로 정렬되어 영상을 촬영하였다. 이 때, 각 카메라의 주요 촬영 영역은 단일 기준점(100)을 중심으로 형성된다. Referring to FIG. 1A, conventionally, a plurality of cameras 110 are arranged in a hemispherical shape at a shooting location (e.g., a sports stadium, a performance hall, etc.) to provide a time slice image, and the plurality of cameras 110 are arranged in a single Images were captured aligned around the reference point (100). At this time, the main shooting area of each camera is formed around a single reference point 100.

이러한 단일 기준점(100)을 이용한 카메라 정렬 방법은 예를 들어, 검도, 태권도, 레슬링, 유도 등과 같이 하나의 주요 촬영 영역에서 이벤트가 발생하는 종목에 적합하다. This camera alignment method using a single reference point 100 is suitable for sports in which events occur in one main shooting area, such as kendo, taekwondo, wrestling, judo, etc.

도 1b를 참조하면, 구기 종목에서 타임 슬라이스 영상의 제공을 위해 촬영 장소에 복수의 카메라(110)가 반구 형상으로 배치되고, 복수의 카메라(110)가 단일 기준점(100)을 중심으로 정렬되도록 하는 경우, 복수의 카메라(110)는 주요 촬영 영역(120)을 중심으로 구기 종목의 경기를 촬영할 수 있게 된다. Referring to FIG. 1B, a plurality of cameras 110 are arranged in a hemispherical shape at a shooting location to provide time slice images in a ball game, and the plurality of cameras 110 are aligned around a single reference point 100. In this case, the plurality of cameras 110 can film a ball game centered on the main filming area 120.

그러나 축구, 배구, 농구, 배드민턴, 테니스, 핸드볼, 미식축구 등과 같이 대부분의 구기 종목은 주요 이벤트 발생 영역(121, 122)이 서로 반대되는 영역에서 발생된다. 예를 들어, 복수의 카메라(110)가 A 팀이 위치한 주요 이벤트 발생 영역(122)을 촬영한 경우, B 팀이 위치한 주요 이벤트 발생 영역(121)은 촬영할 수 없게 된다. However, most ball games, such as soccer, volleyball, basketball, badminton, tennis, handball, and American football, occur in areas where the main event occurrence areas 121 and 122 are opposite to each other. For example, when the plurality of cameras 110 capture the main event occurrence area 122 where team A is located, the main event occurrence area 121 where team B is located cannot be captured.

이와 같이, 구기 종목에서 단일 기준점(100)을 중심으로 복수의 카메라(110)를 정렬하는 경우, 경기장이 카메라의 화각에 비해 상대적으로 매우 크거나, 카메라의 화각의 확보를 위한 촬영 거리가 충분하지 않아, 복수의 카메라(110)가 주요 이벤트 발생 영역(121, 122)을 모두 포함하여 촬영하기 어렵다는 단점을 가지고 있었다. As such, when a plurality of cameras 110 are aligned around a single reference point 100 in a ball game, the stadium is relatively large compared to the camera's angle of view, or the shooting distance to secure the camera's angle of view is not sufficient. Therefore, it had the disadvantage that it was difficult for the plurality of cameras 110 to capture images including all of the major event occurrence areas 121 and 122.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 슬라이스 영상의 제공을 위해 제 1 구역, 제 2 구역 및 제 3 구역으로 구분된 촬영 장소를 도시한 예시적인 도면이다. 도 2를 참조하면, 복수의 카메라(200)는 촬영 장소의 제 1 구역(211)을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 1 타임 슬라이스 그룹(201), 제 2 구역(212)을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 2 타임 슬라이스 그룹(202) 및 제 3 구역(213)을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 중간 그룹(203)으로 구분될 수 있다. 여기서, 촬영 장소(210, 예를 들어, 구기 종목의 스포츠 경기장)는 제 1 구역(211), 제 2 구역(212) 및 제 1 구역(211)과 제 2 구역(212) 사이에 위치하는 제 3 구역(213)으로 구분될 수 있다. Figure 2 is an exemplary diagram showing a shooting location divided into a first zone, a second zone, and a third zone to provide a time slice image according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the plurality of cameras 200 include a first time slice group 201 including at least one camera for photographing the first zone 211 of the shooting location, and a second zone 212 for photographing the second zone 212. It may be divided into a second time slice group 202 including at least one camera and an intermediate group 203 including at least one camera for photographing the third area 213. Here, the filming location 210 (e.g., a sports stadium for a ball game) is a first zone 211, a second zone 212, and a first zone located between the first zone 211 and the second zone 212. It can be divided into 3 zones (213).

예를 들어, 제 1 타임 슬라이스 그룹(201)에 포함된 적어도 하나의 카메라는 주요 이벤트 발생 영역 중 하나인 제 1 구역(211)을 촬영할 수 있도록 하나의 기준점(220)을 바라보도록 배치되고, 제 2 타임 슬라이스 그룹(202)에 포함된 적어도 하나의 카메라는 주요 이벤트 발생 영역 중 다른 하나인 제 2 구역(212)을 촬영할 수 있도록 하나의 기준점(221)을 바라보도록 배치될 수 있다. For example, at least one camera included in the first time slice group 201 is arranged to look at one reference point 220 so as to photograph the first zone 211, which is one of the main event occurrence areas, and At least one camera included in the 2 time slice group 202 may be arranged to look at one reference point 221 so as to photograph the second zone 212, which is another one of the main event occurrence areas.

여기서, 중간 그룹(203)에 포함된 적어도 하나의 카메라는 제 1 타임 슬라이스 그룹(201)과 제 2 타임 슬라이스 그룹(202)의 영상이 부드럽게 이어지도록 제 1 구역(211) 및 제 2 구역(212)의 사이인 제 3 구역(213)을 촬영하도록 배치되며, 제 1 타임 슬라이스 그룹(201)의 기준점(220)과 제 2 타임 슬라이스 그룹(202)의 기준점(221)이 이어진 가상의 선분(223)으로부터 소정의 분할된 위치가 각각의 기준점이 되도록 적어도 하나의 카메라가 배치될 수 있다. Here, at least one camera included in the middle group 203 operates in the first zone 211 and the second zone 212 so that the images of the first time slice group 201 and the second time slice group 202 are smoothly connected. ), and is arranged to photograph the third area 213 between ), at least one camera may be arranged so that a predetermined divided position is each reference point.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 정렬 장치의 구성도이다. 도 3을 참조하면, 카메라 정렬 장치(300)는 제 1 사영 행렬 도출부(310), 기준 법선 벡터 도출부(320), 보정부(330), 제 2 사영 행렬 도출부(340) 및 정렬부(350)를 포함할 수 있다. Figure 3 is a configuration diagram of a camera alignment device according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the camera alignment device 300 includes a first projection matrix derivation unit 310, a reference normal vector derivation unit 320, a correction unit 330, a second projection matrix derivation unit 340, and an alignment unit. It may include (350).

제 1 사영 행렬 도출부(310)는 멀티카메라 칼리브레이션을 통해 복수의 카메라에 대해 제 1 사영 행렬(projection matrix)을 도출할 수 있다. 제 1 사영 행렬은 다음의 수학식 1을 통해 도출될 수 있다. The first projection matrix deriving unit 310 may derive a first projection matrix for a plurality of cameras through multi-camera calibration. The first projective matrix can be derived through Equation 1 below.

수학식 1을 참조하면, 제 1 사영 행렬(PCi)은 회전 매트릭스(RCi), 중심점 변환 매트릭스(tCi), 및 제 1 내부 파라미터(KCi)에 기초하여 도출될 수 있다. Referring to Equation 1, the first projection matrix (PC i ) can be derived based on the rotation matrix (RC i ), the center point transformation matrix (tC i ), and the first internal parameter (KC i ).

기준 법선 벡터 도출부(320)는 도출된 제 1 사영 행렬 및 촬영 장소를 구성하는 평면에 기초하여 복수의 카메라 중 제 1 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 1 타임 슬라이스 그룹 및 복수의 카메라 중 제 2 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 2 타임 슬라이스 그룹에 대한 각각의 기준 법선 벡터를 도출할 수 있다. 기준 법선 벡터를 도출하는 과정에 대해서는 도 4를 통해 상세히 설명하도록 한다. The reference normal vector derivation unit 320 includes a first time slice group including at least one camera for photographing the first zone among the plurality of cameras based on the derived first projection matrix and the plane constituting the photographing location, and a plurality of Each reference normal vector for the second time slice group including at least one camera that photographs the second area among the cameras may be derived. The process of deriving the reference normal vector will be explained in detail with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 타임 슬라이스 그룹 및 제 2 타임 슬라이스 그룹에 대한 각각의 기준 법선 벡터를 도출하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 도 4를 참조하면, 기준 법선 벡터 도출부(320)는 제 1 구역 및 제 2 구역의 평면 상에서 적어도 3개의 특징점을 도출할 수 있다. 이를 위해, 기준 법선 벡터 도출부(320)는 제 1 타임 슬라이스 그룹 및 제 2 타임 슬라이스 그룹에서 촬영 장소 내의 평면 상의 3개의 점을 3차원 좌표로 복원할 수 있다. 3차원 좌표의 복원에 필요한 2차원에 대응하는 점들은 촬영 장소 내에 표시된 선과 같이 원래 존재하는 특징점이 이용될 수 있으며, 필요에 따라 별도로 배치된 패턴을 통해 추출될 수도 있다. 기준 법선 벡터 도출부(320)는 모든 카메라의 영상에서 추출할 필요 없이 소정의 카메라의 영상으로부터 특징점을 추출할 수 있다. FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating a process for deriving reference normal vectors for a first time slice group and a second time slice group according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the reference normal vector derivation unit 320 may derive at least three feature points on the plane of the first zone and the second zone. To this end, the reference normal vector derivation unit 320 may restore three points on a plane within the shooting location in the first time slice group and the second time slice group into three-dimensional coordinates. Points corresponding to the two dimensions required for restoration of three-dimensional coordinates can be used as feature points that originally exist, such as lines marked within the shooting location, and can also be extracted through separately arranged patterns, if necessary. The reference normal vector derivation unit 320 can extract feature points from images of a certain camera without the need to extract images from all cameras.

기준 법선 벡터 도출부(320)는 도출된 각각의 특징점에 기초하여 제 1 구역의 평면에 수직한 제 1 법선 벡터 및 제 2 구역의 평면에 수직한 제 2 법선 벡터를 도출할 수 있다. 예를 들어, 기준 법선 벡터 도출부(320)는 제 1 구역에 대해 3개의 특징점(401, 402, 403)을 도출하고, 도출된 3개의 특징점에 기초하여 제 1 구역의 평면에 수직한 제 1 법선 벡터(410)를 도출할 수 있다. 또한, 기준 법선 벡터 도출부(320)는 제 1 구역과 반대되는 구역인 제 2 구역에 대해 3개의 특징점(421, 422, 423)을 도출하고, 도출된 3개의 특징점에 기초하여 제 2 구역의 평면에 수직한 제 2 법선 벡터(430)를 도출할 수 있다. The reference normal vector derivation unit 320 may derive a first normal vector perpendicular to the plane of the first zone and a second normal vector perpendicular to the plane of the second zone based on each derived feature point. For example, the reference normal vector derivation unit 320 derives three feature points (401, 402, 403) for the first zone, and based on the three derived feature points, a first feature perpendicular to the plane of the first zone The normal vector 410 can be derived. In addition, the reference normal vector derivation unit 320 derives three feature points (421, 422, 423) for the second zone, which is the opposite zone to the first zone, and based on the three derived feature points, the A second normal vector 430 perpendicular to the plane can be derived.

기준 법선 벡터 도출부(320)는 제 1 법선 벡터(410) 및 제 2 법선 벡터(430) 각각에 대한 단위 벡터(440)를 산출하고, 산출된 각각의 단위 벡터(440) 간의 평균에 기초하여 기준 법선 벡터(450)를 도출할 수 있다. 기준 법선 벡터(450)는 다음의 수학식 2를 통해 도출될 수 있다. The reference normal vector derivation unit 320 calculates a unit vector 440 for each of the first normal vector 410 and the second normal vector 430, and calculates the unit vector 440 based on the average between the calculated unit vectors 440. A reference normal vector 450 can be derived. The reference normal vector 450 can be derived through Equation 2 below.

예를 들어, 기준 법선 벡터 도출부(320)는 제 1 타임 슬라이스 그룹의 제 1 법선 벡터(410)에 대한 제 1 단위 벡터를 도출하고, 제 2 타임 슬라이스 그룹의 제 2 법선 벡터(430)에 대한 제 2 단위 벡터를 도출하고, 도출된 제 1 단위 벡터 및 제 2 단위 벡터의 평균에 기초하여 기준 법선 벡터(450)를 도출할 수 있다. For example, the reference normal vector derivation unit 320 derives the first unit vector for the first normal vector 410 of the first time slice group and the second normal vector 430 of the second time slice group. A second unit vector may be derived, and a reference normal vector 450 may be derived based on the average of the derived first unit vector and the second unit vector.

기준 법선 벡터(450)를 도출하기 위해 제 1 단위 벡터 및 제 2 단위 벡터의 평균을 이용하는 이유는, 제 1 타임 슬라이스 그룹의 제 1 법선 벡터(410) 및 제 2 타임 슬라이스 그룹의 제 2 법선 벡터(430)가 각각의 지역적 대응점의 측정을 통해 복원되었으므로, 법선 벡터 사이에 차이가 존재할 수 있기 때문이다. The reason for using the average of the first unit vector and the second unit vector to derive the reference normal vector 450 is that the first normal vector 410 of the first time slice group and the second normal vector of the second time slice group This is because (430) was restored through measurement of each local corresponding point, there may be differences between the normal vectors.

다시 도 3으로 돌아와서, 보정부(330)는 도출된 각각의 기준 법선 벡터를 기준축으로 설정하여 복수의 카메라에 대한 보정을 수행할 수 있다. Returning to FIG. 3 , the correction unit 330 may perform correction for a plurality of cameras by setting each derived reference normal vector as a reference axis.

제 2 사영 행렬 도출부(340)는 보정된 복수의 카메라에 대해 각각의 카메라가 정렬될 제 2 사영 행렬을 도출할 수 있다. The second projection matrix deriving unit 340 may derive a second projection matrix by which each camera will be aligned for the plurality of corrected cameras.

보정부(330)는 복수의 카메라 각각에 대한 중심점을 보정할 수 있다. 복수의 카메라 각각에 대한 중심점을 보정하는 과정에 대해서는 도 5a 내지 도 5c를 통해 상세히 설명하도록 한다. The correction unit 330 may correct the center point of each of the plurality of cameras. The process of correcting the center point for each of the plurality of cameras will be described in detail with reference to FIGS. 5A to 5C.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 카메라 각각의 중심점을 보정하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 5A to 5C are exemplary diagrams for explaining a process of correcting the center point of each of a plurality of cameras according to an embodiment of the present invention.

도 5a를 참조하면, 보정부(330)는 복수의 카메라 각각의 중심점(Coi)을 도출된 기준 법선 벡터(510, Nv)에 사영할 수 있다. 이 때, 보정부(330)는 기준 법선 벡터(510)에 사영된 각각의 중심점(Coi, 503)의 높이(hi, 530)를 파악할 수 있게 된다.Referring to FIG. 5A , the correction unit 330 may project the center point (Co i ) of each of the plurality of cameras onto the derived reference normal vector (510, Nv). At this time, the correction unit 330 can determine the height (h i , 530) of each center point (Co i , 503) projected on the reference normal vector 510.

예를 들어, 보정부(330)는 제 1 타임 슬라이스 그룹에 포함된 적어도 하나의 카메라의 중심점(501, Co0)을 도출된 기준 법선 벡터(510, Nv)에 사영하고, 제 2 타임 슬라이스 그룹에 포함된 적어도 하나의 중심점(502, Co1)을 도출된 기준 법선 벡터(510, Nv)에 사영할 수 있다. 이 때, 제 1 타임 슬라이스 그룹에 포함된 적어도 하나의 카메라의 중심점(501, Co0)은 기준 법선 벡터(510) 상의 'h0'(520)의 높이에 위치하고, 제 2 타임 슬라이스 그룹에 포함된 적어도 하나의 카메라의 중심점(502, Co1)은 기준 법선 벡터(510) 상의 'h1'(521)의 높이에 위치할 수 있다. For example, the correction unit 330 projects the center point (501, Co 0 ) of at least one camera included in the first time slice group onto the derived reference normal vector (510, Nv) and the second time slice group At least one center point (502, Co 1 ) included in can be projected onto the derived reference normal vector (510, Nv). At this time, the center point (501, Co 0 ) of at least one camera included in the first time slice group is located at the height of 'h 0 ' (520) on the reference normal vector 510 and is included in the second time slice group. The center point (502, Co 1 ) of at least one camera may be located at a height of 'h 1 ' (521) on the reference normal vector 510.

도 5b를 참조하면, 보정부(330)는 사영된 각 카메라의 중심점에 대한 높이 분포에 기초하여 높이 기준을 정의할 수 있다. 예를 들어, 높이 기준(hnew, 542)은 각 카메라의 중심점에 대한 높이 분포에 기초하여 기준 법선 벡터(510) 상의 hmin(540)과 hmax(541) 사이에 위치하도록 정의될 수 있다. Referring to FIG. 5B, the correction unit 330 may define a height standard based on the height distribution of the center point of each projected camera. For example, the height reference (h new , 542) can be defined to be located between h min (540) and h max (541) on the reference normal vector 510 based on the height distribution for the center point of each camera. .

도 5c를 참조하면, 보정부(330)는 정의된 높이 기준에 따라 각 카메라의 중심점(Coi)을 보정할 수 있다. 보정부(330)는 다음의 수학식 3을 이용하여 각 카메라의 중심점을 보정할 수 있다. Referring to FIG. 5C, the correction unit 330 may correct the center point (Co i ) of each camera according to a defined height standard. The correction unit 330 can correct the center point of each camera using Equation 3 below.

예를 들어, 보정부(330)는 높이 기준이 'hnew'(542)로 정의된 경우, 정렬되지 않은 각 카메라의 중심점(Coi, 503)을 정렬된 각 카메라의 중심점 (Cni, 550)이 되도록 보정할 수 있다. For example, when the height standard is defined as 'h new ' (542), the correction unit 330 changes the center point (Co i , 503) of each unaligned camera to the center point (Cn i , 550) of each aligned camera. ) can be corrected to be.

이러한 과정을 통해, 제 1 타임 슬라이스 그룹, 제 2 타임 슬라이스 그룹 및 중간 그룹에 포함된 모든 카메라의 중심은 기준 법선 벡터(Nv, 510)를 기준으로 같은 높이에 위치하게 됨으로써, 모든 카메라의 중심이 보정될 수 있다.Through this process, the centers of all cameras included in the first time slice group, the second time slice group, and the middle group are located at the same height based on the reference normal vector (Nv, 510), so that the centers of all cameras are It can be corrected.

다시 도 3으로 돌아와서, 보정부(330)는 제 1 타임 슬라이스 그룹, 제 2 타임 슬라이스 그룹 및 중간 그룹에 포함된 적어도 하나의 카메라에 대한 기준점을 산출할 수 있다. 각각의 그룹에 포함된 적어도 하나의 카메라에 대한 기준점을 산출하는 과정에 대해서는 도 6을 통해 상세히 설명하도록 한다. Returning to FIG. 3 , the correction unit 330 may calculate a reference point for at least one camera included in the first time slice group, the second time slice group, and the middle group. The process of calculating a reference point for at least one camera included in each group will be described in detail with reference to FIG. 6.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기준축에 기초하여 각각의 기준점을 산출하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 도 6을 참조하면, 보정부(330)는 설정된 기준축에 기초하여 제 1 타임 슬라이스 그룹에 포함된 적어도 하나의 카메라의 중심점(600)으로부터 수선으로 내려진 제 1 기준점(601)을 산출하고, 제 2 타임 슬라이스 그룹에 포함된 적어도 하나의 카메라의 중심점(610)으로부터 수선으로 내려진 제 2 기준점(611)을 산출할 수 있다. Figure 6 is an exemplary diagram for explaining the process of calculating each reference point based on the reference axis according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the correction unit 330 calculates a first reference point 601 perpendicularly from the center point 600 of at least one camera included in the first time slice group based on the set reference axis, and A second reference point 611 obtained by a perpendicular line from the center point 610 of at least one camera included in the 2 time slice group can be calculated.

보정부(330)는 산출된 제 1 기준점 및 제 2 기준점을 연결한 선분(620)에 기초하여 제 3 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 중간 그룹에 포함된 적어도 하나의 카메라 각각의 중심점(630)으로부터 수선으로 내려진 적어도 하나의 제 3 기준점(631)을 산출할 수 있다. 보정부는 다음의 수학식 4를 이용하여 제 1 내지 제 3 기준점(601, 611, 631)을 산출할 수 있다. The correction unit 330 is the center point of each of at least one camera included in the middle group including at least one camera for photographing the third area based on the line segment 620 connecting the calculated first and second reference points. At least one third reference point 631 can be calculated from 630 to a perpendicular line. The correction unit can calculate the first to third reference points 601, 611, and 631 using Equation 4 below.

제 2 사영 행렬 도출부(340)는 설정된 기준축 및 산출된 제 1 내지 제 3 기준점(601, 611, 631)을 이용하여 복수의 카메라 각각이 정렬될 회전 매트릭스를 도출할 수 있다. The second projection matrix deriving unit 340 may derive a rotation matrix in which each of the plurality of cameras will be aligned using the set reference axis and the calculated first to third reference points 601, 611, and 631.

예를 들어, 기준 법선 벡터(Nv)는 모든 카메라에 대해 보정된 새로운 y축인 yni가 되고, 카메라 중심점(Cni)과 대응되는 중간 그룹의 기준점(Dni) 및 제 1 및 제 2 타임 슬라이스 그룹의 기준점(Dtsi)을 잇는 방향의 단위 벡터로 보정된 z축이 zni가 될 수 있다. 이 때, 새로운 z축과 새로운 y축을 외적(zXy=xni)함으로써, 새로운 보정된 x축 성분을 도출할 수 있다. 이러한 x축, y축, z축 성분을 순서대로 행으로 배열하여 3x3 매트릭스올 생성하면, 수학식 5와 같이 새로운 회전 매트릭스가 도출될 수 있다. For example, the reference normal vector (Nv) becomes yn i , the new y-axis calibrated for all cameras, the reference point (Dn i ) of the middle group corresponding to the camera center point (Cn i ), and the first and second time slices. The z-axis corrected as a unit vector in the direction connecting the reference point (Dts i ) of the group can be zn i . At this time, a new corrected x-axis component can be derived by cross producting the new z-axis and the new y-axis (zXy=xn i ). If these x-axis, y-axis, and z-axis components are arranged in rows in order to create a 3x3 matrix, a new rotation matrix can be derived as shown in Equation 5.

다시 도 3으로 돌아와서, 보정부(330)는 산출된 적어도 하나의 제 3 기준점 및 중간 그룹에 포함된 각각의 카메라의 중심점에 기초하여 복수의 카메라 각각에 대한 위치를 보정할 수 있다. 복수의 카메라 각각에 대한 위치를 보정하는 과정에 대해서는 도 7a 및 도 7b를 통해 상세히 설명하도록 한다. Returning to FIG. 3 , the correction unit 330 may correct the position of each of the plurality of cameras based on the calculated at least one third reference point and the center point of each camera included in the middle group. The process of correcting the positions of each of the plurality of cameras will be described in detail with reference to FIGS. 7A and 7B.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 카메라 각각에 대한 위치를 보정하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 7A and 7B are exemplary diagrams for explaining a process for correcting the positions of each of a plurality of cameras according to an embodiment of the present invention.

도 7a를 참조하면, 제 1 기준점(Dtsi -1) 및 제 2 기준점(Dtsi)이 연결된 선분에 기초하여 중간 그룹에 포함된 적어도 하나의 카메라(700) 각각의 중심점(Cn)으로부터 수선으로 내려져 적어도 하나의 제 3 기준점(Dn)이 산출된 경우, 중간 그룹에 포함된 적어도 하나의 카메라(700) 각각의 중심점(Cn)으로부터 수선으로 내려진 각각의 제 3 기준점(Dn)과의 거리가 각각 달라질 수 있다. Referring to FIG. 7A, the first reference point (Dts i -1 ) and the second reference point (Dts i ) are connected to a perpendicular line from the center point (Cn) of each of at least one camera 700 included in the middle group based on the line segment. When at least one third reference point (Dn) is calculated, the distance from the center point (Cn) of each of the at least one camera 700 included in the middle group to each third reference point (Dn) lowered to the perpendicular line is It may vary.

예를 들어, 제 3 기준점 중 하나인 'Dni -1'(712)로부터 카메라의 중심점 중 하나인 'Cni -1'(701)까지의 거리가 'Mi -1'이고, 제 3 기준점 중 다른 하나인 'Dni'(713)로부터 카메라의 중심점 중 다른 하나인 'Cni'(702)까지의 거리가 'Mi'이고, 제 3 기준점 중 또 다른 하나인 'Dni +1'(714)로부터 카메라의 중심점 중 또 다른 하나인 'Cni +1'(703)까지의 거리가 'Mi +1'인 경우와 같이, 중간 그룹에 포함된 복수의 카메라와 각각의 제 3 기준점까지의 거리가 각각 'Mi -1', 'Mi', 'Mi + 1'와 같이 달라진다. For example, the distance from 'Dn i -1 '(712), one of the third reference points, to 'Cn i -1 '(701), one of the center points of the camera, is 'M i -1 ', and the third reference point The distance from 'Dn i ' (713), another of the camera's center points, to 'Cn i ' (702), another of the camera's center points, is 'M i ', and 'Dn i +1 ', another of the third reference points. As in the case where the distance from 714 to 'Cn i +1 ' (703), which is another one of the center points of the camera, is 'M i +1 ', a plurality of cameras included in the middle group and each third reference point The distance to varies as 'M i -1 ', 'Mi', and 'M i + 1 ', respectively.

이와 같이, 중간 그룹에 포함된 각 카메라의 중심점과 각 카메라의 중심점으로부터 수선으로 내려진 적어도 하나의 제 3 기준점이 달라지게 됨에 따라, 중간 그룹에 포함된 적어도 하나의 카메라의 초점거리 및 화각이 달라질 수 있다. In this way, as the center point of each camera included in the middle group and at least one third reference point perpendicular from the center point of each camera change, the focal length and angle of view of at least one camera included in the middle group may vary. there is.

도 7b를 참조하면, 보정부(330)는 모든 카메라의 중심점이 각각의 기준점과 일정한 거리를 가지도록, 각 카메라의 위치를 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 보정부(330)는 각 카메라와 기준점 사이의 거리 중 가장 짧은 거리를 카메라가 이동할 기준 거리(M)로 설정하고, 설정된 기준 거리에 기초하여 카메라의 위치를 이동시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 보정부(330)는 다음의 수학식 6을 이용하여 카메라의 위치를 이동시킬 수도 있다. Referring to FIG. 7B, the correction unit 330 may move the position of each camera so that the center point of all cameras has a constant distance from each reference point. For example, the correction unit 330 may set the shortest distance among the distances between each camera and the reference point as the reference distance (M) for the camera to move, and move the position of the camera based on the set reference distance. For another example, the correction unit 330 may move the position of the camera using Equation 6 below.

수학식 6을 참조하면, 보정부(330)는 카메라 중심점(Cni)과 제 3 기준점(Dni)을 이용하여, 카메라가 이동할 위치로 새로운 카메라의 중심점(Cdni)을 도출하고, 도출된 새로운 카메라의 중심점(Cdni)에 기초하여 각 카메라의 위치를 이동시킬 수 있다.Referring to Equation 6, the correction unit 330 uses the camera center point (Cn i ) and the third reference point (Dn i ) to derive the new camera center point (Cdn i ) as the location where the camera will move, and the derived The position of each camera can be moved based on the center point (Cdn i ) of the new camera.

다시 도 3으로 돌아와서, 제 2 사영 행렬 도출부(340)는 제 1 사영 행렬(PCi)을 구성하는 제 1 내부 파라미터(KPi)에 기초하여 복수의 카메라 각각에 대한 초점 거리를 보정하기 위한 제 2 내부 파라미터(KNi)를 도출할 수 있다. 제 2 사영 행렬 도출부(340)는 다음의 수학식 7을 이용하여 제 2 내부 파라미터(KNi)를 도출할 수 있다. Returning to FIG. 3, the second projection matrix deriving unit 340 is configured to correct the focal distance for each of the plurality of cameras based on the first internal parameter (KP i ) constituting the first projection matrix (PC i ). The second internal parameter (KN i ) can be derived. The second projective matrix deriving unit 340 can derive the second internal parameter (KN i ) using Equation 7 below.

수학식 7을 참조하면, 제 2 사영 행렬 도출부(340)는 복수의 카메라 각각에 대한 초점 거리(fn)를 보정하기 위해, 보정을 수행하기 이전의 제 1 내부 파라미터(KCi)가 가장 큰 값에 비례한 값을 초점 거리(fn)으로 결정할 수 있다. Referring to Equation 7, in order to correct the focal length (fn) for each of the plurality of cameras, the second projection matrix deriving unit 340 calculates the first internal parameter (KCi) before performing correction as the largest value. The value proportional to can be determined as the focal length (fn).

이를 통해, 모든 카메라로부터 대상 객체와의 거리가 같아지게 되며, 모든 카메라에 같은 초점 거리가 적용되도록 함으로써, 전체 카메라가 같은 화각을 가질 수 있도록 할 수 있다. Through this, the distance from all cameras to the target object becomes the same, and by applying the same focal length to all cameras, it is possible to ensure that all cameras have the same angle of view.

제 2 사영 행렬 도출부(340)는 제 2 내부 파라미터(KNi) 및 회전 매트릭스(RNi)에 기초하여 제 2 사영 행렬(PNi)을 도출할 수 있다. 제 2 사영 행렬 도출부(340)는 다음의 수학식 8을 이용하여 제 2 사영 행렬(PNi)을 도출할 수 있다. The second projective matrix deriving unit 340 may derive the second projective matrix ( PN i ) based on the second internal parameter (KN i ) and the rotation matrix (RN i ). The second projective matrix deriving unit 340 can derive the second projective matrix (PN i ) using Equation 8 below.

수학식 8을 참조하면, 제 2 사영 행렬(PNi)은 제 2 내부 파라미터(KNi), 회전 매트릭스(RNi), 중심점 변환 매트릭스(tNi)에 기초하여 도출될 수 있다. 여기서, 중심점 변환 매트릭스(tNi)는 회전 매트릭스를 중심점으로 역변환시킨 것일 수 있다. Referring to Equation 8, the second projection matrix (PNi) can be derived based on the second internal parameter (KN i ), the rotation matrix (RN i ), and the center point transformation matrix (tN i ). Here, the center point transformation matrix (tN i ) may be the inverse transformation of the rotation matrix to the center point.

정렬부(350)는 도출된 제 1 사영 행렬(PCi) 및 제 2 사영 행렬(PNi)에 기초하여 복수의 카메라로부터 촬영된 영상에 대한 정렬을 수행할 수 있다. The alignment unit 350 may perform alignment of images captured from a plurality of cameras based on the derived first projection matrix (PC i ) and second projection matrix (PN i ).

정렬부(350)는 변환 매트릭스 산출부(355)를 포함할 수 있다. The alignment unit 350 may include a transformation matrix calculation unit 355.

변환 매트릭스 산출부(355)는 도출된 제 1 사영 행렬(PCi) 및 제 2 사영 행렬(PNi) 간의 관계에 기초하여 이동 변환 매트릭스를 산출할 수 있다. 이동 변환 매트릭스는 다음의 수학식 9를 이용하여 산출될 수 있다. The transformation matrix calculation unit 355 may calculate a movement transformation matrix based on the relationship between the derived first projective matrix (PC i ) and the second projective matrix (PN i ). The movement transformation matrix can be calculated using Equation 9 below.

변환 매트릭스 산출부(355)는 제 1 및 2 기준점(Dtsi)과 제 3 기준점(Dni)을 제 1 사영 행렬(PCi) 및 제 2 사영 행렬(PNi)에 사영하고, 사영된 제 1 사영 행렬(PCi) 및 제 2 사영 행렬(PNi) 간의 차이를 보정하는 이동 변환 매트릭스(HT)를 산출할 수 있다. 이 때, 정렬부(350)는 산출된 이동 변환 매트릭스(HT)에 기초하여 각 카메라에 대한 이동 변환을 수행할 수 있다. The transformation matrix calculation unit 355 projects the first and second reference points (Dts i ) and the third reference point (Dn i ) onto the first projection matrix (PC i ) and the second projection matrix (PN i ), and the projected first A shift transformation matrix (H T ) that corrects the difference between the first projective matrix (PC i ) and the second projective matrix (PN i ) can be calculated. At this time, the alignment unit 350 may perform movement transformation for each camera based on the calculated movement transformation matrix (H T ).

변환 매트릭스 산출부(355)는 도출된 제 1 사영 행렬(PCi) 및 제 2 사영 행렬(PNi) 간의 관계에 기초하여 회전 변환 매트릭스(HR)를 산출할 수 있다. 변환 매트릭스 산출부(355)는 회전 변환 매트릭스(HR)를 다음의 수학식 10 및 11을 이용하여 산출할 수 있다. The transformation matrix calculation unit 355 may calculate the rotation transformation matrix (H R ) based on the relationship between the derived first projective matrix (PC i ) and the second projective matrix (PN i ). The transformation matrix calculation unit 355 can calculate the rotation transformation matrix (H R ) using the following equations 10 and 11.

수학식 10을 참조하면, 어떤 점 Xw가 보정 전 카메라 사영 행렬인 PCi에 의해 보정 전 영상 좌표(u, v, 1)에 사영되고, 어떤 점 Xw가 보정 후 카메라 사영 행렬인 PNi에 의해 보정 후 영상 좌표 (u', v', 1)으로 사영되었다고 가정하자. 이동 변환 매트릭스에 의해 PCi와 PNi의 이동이 보정된 경우, 수학식 10과 같이 표현될 수 있다. Referring to Equation 10 , a certain point Assume that the image is projected to coordinates (u', v', 1) after correction by . When the movement of PC i and PN i is corrected by the movement transformation matrix, it can be expressed as Equation 10.

수학식 10 및 수학식 11을 참조하면, 수학식 10에서 도출된 각각의 식을 Xw에 대하여 정리하면, 회전 변환 매트릭스 HR은 수학식 11과 같이 표현될 수 있다. Referring to Equation 10 and Equation 11, if each equation derived from Equation 10 is organized with respect to X w , the rotation transformation matrix H R can be expressed as Equation 11.

정렬부(350)는 산출된 회전 변환 매트릭스(HR)에 기초하여 각 카메라에 대한 회전 변환을 수행할 수 있다. The alignment unit 350 may perform rotation transformation for each camera based on the calculated rotation transformation matrix (H R ).

변환 매트릭스 산출부(355)는 복수의 카메라 각각의 영상 크기가 특정 해상도로 변환되도록 사이즈 변환 매트릭스(HS)를 산출할 수 있다. 변환 매트릭스 산출부(355)는 사이즈 변환 매트릭스(HS)를 다음의 수학식 11을 이용하여 산출할 수 있다. The conversion matrix calculation unit 355 may calculate a size conversion matrix ( HS ) so that the image size of each of the plurality of cameras is converted to a specific resolution. The transformation matrix calculation unit 355 can calculate the size transformation matrix ( HS ) using Equation 11 below.

정렬부(350)는 산출된 사이즈 변환 매트릭스에 기초하여 각 카메라의 영상에 대해 사이즈 변환을 수행할 수 있다. The alignment unit 350 may perform size conversion on the images from each camera based on the calculated size conversion matrix.

정렬부(350)는 이동 변환 매트릭스(HT), 회전 변환 매트릭스(HR) 및 사이즈 변환 매트릭스(HS)를 통합하여 생성된 통합 변환 매트릭스(HTotal=HSHRHT)를 통해 이동 변환, 회전 변환 및 사이즈 변환에 관한 정보를 관리할 수 있다. 예를 들어, 통합 변환 매트릭스는 2x2 또는 3x3의 실수 형태로 구성될 수 있다. 이러한 통합 변환 매트릭스를 통해 이동 변환, 회전 변환 및 사이즈 변환에 관한 정보를 관리함으로써, 이동 변환, 회전 변환 및 사이즈 변환 처리의 효율을 높이고, 타임 슬라이스의 영상 획득 시, 실시간으로 영상을 보정할 수 있다는 장점을 제공할 수 있다.The alignment unit 350 uses an integrated transformation matrix (H Total =H S H R H T ) generated by integrating the movement transformation matrix (H T ), rotation transformation matrix (H R ), and size transformation matrix (H S ). You can manage information about movement transformation, rotation transformation, and size transformation. For example, the integrated transformation matrix may be structured in real number form 2x2 or 3x3. By managing information about translation, rotation, and size conversion through this integrated transformation matrix, the efficiency of translation, rotation, and size conversion processing is improved, and images can be corrected in real time when acquiring time slice images. It can provide advantages.

이러한 카메라 정렬 장치는 카메라를 정렬하는 명령어들의 시퀀스를 포함하는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 경우, 멀티카메라 칼리브레이션을 통해 복수의 카메라에 대해 제 1 사영 행렬을 도출하고, 도출된 제 1 사영 행렬 및 촬영 장소를 구성하는 평면에 기초하여 복수의 카메라 중 제 1 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 1 타임 슬라이스 그룹 및 복수의 카메라 중 제 2 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 2 타임 슬라이스 그룹에 대한 각각의 기준 법선 벡터를 도출하고, 도출된 각각의 기준 법선 벡터를 기준축으로 설정하여 복수의 카메라에 대한 보정을 수행하고, 보정된 복수의 카메라에 대해 각각의 카메라가 정렬될 제 2 사영 행렬을 도출하고, 도출된 제 1 사영 행렬 및 제 2 사영 행렬에 기초하여 복수의 카메라로부터 촬영된 영상에 대한 정렬을 수행하도록 하는 명령어들의 시퀀스를 포함할 수 있다. This camera alignment device can be executed by a computer program stored on a medium containing a sequence of instructions for aligning the camera. When executed by a computing device, the computer program derives a first projection matrix for a plurality of cameras through multi-camera calibration, and uses a first projection matrix among the plurality of cameras based on the derived first projection matrix and a plane constituting the shooting location. Derive each reference normal vector for a first time slice group including at least one camera for photographing a zone and a second time slice group including at least one camera for photographing a second zone among a plurality of cameras, Calibrating a plurality of cameras is performed by setting each derived reference normal vector as a reference axis, deriving a second projection matrix in which each camera will be aligned for the calibrated plurality of cameras, and deriving a first projection matrix and a sequence of instructions for performing alignment on images captured from a plurality of cameras based on a second projection matrix.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 슬라이스 그룹 및 중간 그룹에 포함된 각각의 카메라가 정렬된 모습을 도시한 예시적인 도면이다. FIGS. 8A and 8B are exemplary diagrams showing the arrangement of each camera included in a time slice group and an intermediate group according to an embodiment of the present invention.

도 8a를 참조하면, 구기 종목에 적합한 타임 슬라이스 영상을 생성하기 위해 타임 슬라이스 그룹을 경기장의 좌측 및 우측에 설정하고, 중간 그룹을 경기장의 상측 및 하측에 설정하여, 타임 슬라이스 그룹 및 중간 그룹에 포함된 적어도 하나의 카메라를 배치하여 정렬시킬 수 있다. Referring to Figure 8a, in order to generate a time slice image suitable for a ball game, a time slice group is set on the left and right sides of the stadium, and a middle group is set on the upper and lower sides of the stadium, and are included in the time slice group and middle group. At least one camera can be placed and aligned.

예를 들어, 경기장의 A 팀 영역에 제 1 타임 슬라이스 그룹(800)을 설정하고, B 팀 영역에 제 2 타임 슬라이스 그룹(801)을 설정한 후, 제 1 타임 슬라이스 그룹(800) 및 제 2 타임 슬라이스 그룹(801)에 포함된 적어도 하나의 카메라를 배치시킬 수 있다. 또한, 제 1 타임 슬라이스 그룹(800) 및 제 2 타임 슬라이스 그룹(801)을 연결하는 선분(812)에 기초하여 제 1 중간 그룹(810) 및 제 2 중간 그룹(811)에 포함된 적어도 하나의 카메라를 배치시킬 수 있다.For example, after setting the first time slice group 800 in the A team area of the stadium and the second time slice group 801 in the B team area, the first time slice group 800 and the second At least one camera included in the time slice group 801 can be placed. In addition, at least one included in the first middle group 810 and the second middle group 811 based on the line segment 812 connecting the first time slice group 800 and the second time slice group 801. Cameras can be placed.

이후, 제 1 타임 슬라이스 그룹(800) 및 제 2 타임 슬라이스 그룹(801)과 제 1 중간 그룹(811) 및 제 2 중간 그룹(811)에 포함된 카메라에 대한 영상을 구기 종목에 적합하도록 정렬시킬 수 있다. Thereafter, the images for the cameras included in the first time slice group 800, the second time slice group 801, the first intermediate group 811, and the second intermediate group 811 are aligned to be suitable for the ball game. You can.

도 8b를 참조하면, 트랙 경기에 적합한 타임 슬라이스 영상을 생성하기 위해 타임 슬라이스 그룹을 경기장의 각 모서리에 설정하고, 중간 그룹을 그 외 나머지 상측, 하측, 좌측, 우측에 설정하여, 타임 슬라이스 그룹 및 중간 그룹에 포함된 적어도 하나의 카메라를 배치하여 정렬시킬 수 있다.Referring to Figure 8b, in order to generate a time slice image suitable for track competition, a time slice group is set at each corner of the stadium, and a middle group is set at the remaining upper, lower, left, and right sides, and the time slice group and At least one camera included in the middle group can be placed and aligned.

예를 들어, 트랙 경기장의 좌상측 영역에 제 1 타임 슬라이스 그룹(820)을 설정하고, 우상측 영역에 제 2 타임 슬라이스 그룹(821)을 설정하고, 우하측 영역에 제 3 타임 슬라이스 그룹(822)을 설정하고, 좌하측 영역에 제 4 타임 슬라이스 그룹(823)을 설정한 후, 제 1 타임 슬라이스 그룹(820) 내지 제 4 타임 슬라이스 그룹(823)에 포함된 적어도 하나의 카메라를 배치시킬 수 있다. For example, the first time slice group 820 is set in the upper left area of the track stadium, the second time slice group 821 is set in the upper right area, and the third time slice group 822 is set in the lower right area. ), and after setting the fourth time slice group 823 in the lower left area, at least one camera included in the first time slice group 820 to the fourth time slice group 823 can be placed. there is.

또한, 제 1 타임 슬라이스 그룹(820) 내지 제 4 타임 슬라이스 그룹(823)을 연결하는 선분(840)에 기초하여 상측 영역에 제 1 중간 그룹(830)을 설정하고, 우측 영역에 제 2 중간 그룹(831)을 설정하고, 하측 영역에 제 3 중간 그룹(832)을 설정하고, 좌측 영역에 제 4 중간 그룹(833)을 설정한 후, 제 1 중간 그룹(830) 내지 제 4 중간 그룹(833)에 포함된 적어도 하나의 카메라를 배치시킬 수 있다. In addition, a first middle group 830 is set in the upper area based on the line segment 840 connecting the first time slice group 820 to the fourth time slice group 823, and a second middle group is set in the right area. After setting 831, setting the third middle group 832 in the lower area, and setting the fourth middle group 833 in the left area, the first middle group 830 to the fourth middle group 833 ) can be placed at least one camera included in.

이후, 제 1 타임 슬라이스 그룹(820) 내지 제 4 타임 슬라이스 그룹(823)과 제 1 중간 그룹(831) 내지 제 4 중간 그룹(833)에 포함된 카메라에 대한 영상을 트랙 경기에 적합하도록 정렬시킬 수 있다. Afterwards, the images for the cameras included in the first time slice group 820 to the fourth time slice group 823 and the first intermediate group 831 to the fourth intermediate group 833 are aligned to be suitable for the track competition. You can.

이와 같이, 타임 슬라이스 그룹과 중간 그룹의 수에 제한은 없으며, 구기 종목, 트랙 경기 등과 같이 경기 특성에 따라 다양하게 응용 배치가 가능하다. As such, there is no limit to the number of time slice groups and intermediate groups, and various application arrangements are possible depending on the characteristics of the game, such as ball games, track games, etc.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 정렬 장치에서 카메라를 정렬하는 방법의 순서도이다. 도 9에 도시된 카메라 정렬 장치(300)에서 카메라를 정렬하는 방법은 도 3 내지 도 8b에 도시된 실시예에 따라 시계열적으로 처리되는 단계들을 포함한다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도 3 내지 도 8b에 도시된 실시예에 따른 카메라 정렬 장치(300)에서 카메라를 정렬하는 방법에도 적용된다. Figure 9 is a flowchart of a method for aligning cameras in a camera alignment device according to an embodiment of the present invention. The method of aligning cameras in the camera alignment device 300 shown in FIG. 9 includes steps processed in time series according to the embodiments shown in FIGS. 3 to 8B. Therefore, even if the content is omitted below, it also applies to the method of aligning the camera in the camera alignment device 300 according to the embodiment shown in FIGS. 3 to 8B.

단계 S910에서 카메라 정렬 장치(300)는 멀티카메라 칼리브레이션을 통해 복수의 카메라에 대해 제 1 사영 행렬을 도출할 수 있다. In step S910, the camera alignment device 300 may derive a first projection matrix for a plurality of cameras through multi-camera calibration.

단계 S920에서 카메라 정렬 장치(300)는 도출된 제 1 사영 행렬 및 촬영 장소를 구성하는 평면에 기초하여 복수의 카메라 중 제 1 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 1 타임 슬라이스 그룹 및 복수의 카메라 중 제 2 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 2 타임 슬라이스 그룹에 대한 각각의 기준 법선 벡터를 도출할 수 있다. In step S920, the camera alignment device 300 includes a first time slice group including at least one camera for photographing a first area among a plurality of cameras based on the derived first projection matrix and a plane constituting the photographing location, and a plurality of first time slice groups. Each reference normal vector for the second time slice group including at least one camera that photographs the second area among the cameras of can be derived.

단계 S930에서 카메라 정렬 장치(300)는 도출된 각각의 기준 법선 벡터를 기준축으로 설정하여 복수의 카메라에 대한 보정을 수행할 수 있다. In step S930, the camera alignment device 300 may perform correction for a plurality of cameras by setting each derived reference normal vector as a reference axis.

단계 S940에서 카메라 정렬 장치(300)는 보정된 복수의 카메라에 대해 각각의 카메라가 정렬될 제 2 사영 행렬을 도출할 수 있다.In step S940, the camera alignment device 300 may derive a second projection matrix by which each camera will be aligned for the plurality of calibrated cameras.

단계 S950에서 카메라 정렬 장치(300)는 도출된 제 1 사영 행렬 및 제 2 사영 행렬에 기초하여 복수의 카메라로부터 촬영된 영상에 대한 정렬을 수행할 수 있다. In step S950, the camera alignment device 300 may perform alignment of images captured from a plurality of cameras based on the derived first and second projection matrices.

상술한 설명에서, 단계 S910 내지 S950은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 전환될 수도 있다.In the above description, steps S910 to S950 may be further divided into additional steps or combined into fewer steps, depending on the implementation of the present invention. Additionally, some steps may be omitted or the order between steps may be switched as needed.

도 2 내지 도 9를 통해 설명된 카메라 정렬 장치에서 카메라를 정렬하는 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 또한, 도 2 내지 도 9를 통해 설명된 카메라 정렬 장치에서 카메라를 정렬하는 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램의 형태로도 구현될 수 있다. The method of aligning the camera in the camera alignment device described with reference to FIGS. 2 to 9 may also be implemented in the form of a computer program stored on a medium executed by a computer or a recording medium containing instructions executable by a computer. Additionally, the method of aligning cameras in the camera alignment device described with reference to FIGS. 2 to 9 may also be implemented in the form of a computer program stored in a medium executed by a computer.

컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. Computer-readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and non-volatile media, removable and non-removable media. Additionally, computer-readable media may include computer storage media. Computer storage media includes both volatile and non-volatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer-readable instructions, data structures, program modules or other data.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as unitary may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

300: 카메라 정렬 장치
310: 제 1 사영 행렬 도출부
320: 기준 법선 벡터 도출부
330: 보정부
340: 제 2 사영 행렬 도출부
350: 정렬부
355: 변환 매트릭스 산출부
300: Camera alignment device
310: first projective matrix derivation unit
320: Reference normal vector derivation unit
330: Correction unit
340: Second projective matrix derivation part
350: Alignment unit
355: Transformation matrix calculation unit

Claims (17)

제 1 구역, 제 2 구역 및 상기 제 1 구역 및 상기 제 2 구역 사이에 위치하는 제 3 구역을 포함하는 촬영 장소 내에 설치된 복수의 카메라를 정렬하는 장치에 있어서,
멀티카메라 칼리브레이션을 통해 상기 복수의 카메라에 대해 제 1 사영 행렬을 도출하는 제 1 사영 행렬 도출부;
상기 도출된 제 1 사영 행렬 및 상기 촬영 장소를 구성하는 평면에 기초하여 상기 복수의 카메라 중 상기 제 1 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 1 타임 슬라이스 그룹 및 상기 복수의 카메라 중 상기 제 2 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 2 타임 슬라이스 그룹에 대한 각각의 기준 법선 벡터를 도출하는 기준 법선 벡터 도출부;
상기 도출된 각각의 기준 법선 벡터를 기준축으로 설정하여 상기 복수의 카메라에 대한 보정을 수행하는 보정부;
상기 보정된 복수의 카메라에 대해 각각의 카메라가 정렬될 제 2 사영 행렬을 도출하는 제 2 사영 행렬 도출부; 및
상기 도출된 제 1 사영 행렬 및 상기 제 2 사영 행렬에 기초하여 상기 복수의 카메라로부터 촬영된 영상에 대한 정렬을 수행하는 정렬부
를 포함하는 것인, 카메라 정렬 장치.
In a device for aligning a plurality of cameras installed in a shooting location including a first zone, a second zone, and a third zone located between the first zone and the second zone,
a first projection matrix deriving unit that derives a first projection matrix for the plurality of cameras through multi-camera calibration;
A first time slice group including at least one camera for photographing the first zone among the plurality of cameras based on the derived first projection matrix and a plane constituting the shooting location, and the first time slice group among the plurality of cameras a reference normal vector deriving unit for deriving each reference normal vector for a second time slice group including at least one camera for photographing two zones;
a correction unit that performs correction for the plurality of cameras by setting each of the derived reference normal vectors as a reference axis;
a second projection matrix deriving unit that derives a second projection matrix by which each camera will be aligned for the plurality of corrected cameras; and
An alignment unit that sorts images captured from the plurality of cameras based on the derived first and second projection matrices.
A camera alignment device comprising:
제 1 항에 있어서,
상기 기준 법선 벡터 도출부는 상기 제 1 구역 및 상기 제 2 구역의 평면 상에서 적어도 3개의 특징점을 도출하고, 상기 도출된 각각의 특징점에 기초하여 상기 제 1 구역의 평면에 수직한 제 1 법선 벡터 및 상기 제 2 구역의 평면에 수직한 제 2 법선 벡터를 도출하는 것인, 카메라 정렬 장치.
According to claim 1,
The reference normal vector derivation unit derives at least three feature points on a plane of the first zone and the second zone, and based on each of the derived feature points, a first normal vector perpendicular to the plane of the first zone and the A camera alignment device for deriving a second normal vector perpendicular to the plane of the second zone.
제 2 항에 있어서,
상기 기준 법선 벡터 도출부는 상기 제 1 법선 벡터 및 상기 제 2 법선 벡터 각각에 대한 단위 벡터를 산출하고, 상기 산출된 각각의 단위 벡터 간의 평균에 기초하여 상기 기준 법선 벡터를 도출하는 것인, 카메라 정렬 장치.
According to claim 2,
The reference normal vector deriving unit calculates a unit vector for each of the first normal vector and the second normal vector, and derives the reference normal vector based on the average between the calculated unit vectors. Device.
제 3 항에 있어서,
상기 보정부는 상기 복수의 카메라 각각의 중심점을 상기 도출된 기준 법선 벡터에 사영하고, 상기 사영된 각 카메라의 중심점에 대한 높이 분포에 기초하여 정의된 높이 기준에 따라 상기 각 카메라의 중심점을 보정하는 것인, 카메라 정렬 장치.
According to claim 3,
The correction unit projects the center point of each of the plurality of cameras onto the derived reference normal vector, and corrects the center point of each camera according to a height standard defined based on a height distribution for the center point of each of the projected cameras. In,camera alignment device.
제 1 항에 있어서,
상기 보정부는 상기 설정된 기준축에 기초하여 상기 제 1 타임 슬라이스 그룹에 포함된 적어도 하나의 카메라의 중심점으로부터 수선으로 내려진 제 1 기준점을 산출하고, 상기 제 2 타임 슬라이스 그룹에 포함된 적어도 하나의 카메라의 중심점으로부터 수선으로 내려진 제 2 기준점을 산출하는 것인, 카메라 정렬 장치.
According to claim 1,
The correction unit calculates a first reference point perpendicularly from the center point of at least one camera included in the first time slice group based on the set reference axis, and calculates a first reference point of at least one camera included in the second time slice group. A camera alignment device that calculates a second reference point perpendicular to the center point.
제 5 항에 있어서,
상기 보정부는 상기 산출된 제 1 기준점 및 상기 제 2 기준점을 연결한 선분에 기초하여 상기 제 3 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 중간 그룹에 포함된 적어도 하나의 카메라 각각의 중심점으로부터 수선으로 내려진 적어도 하나의 제 3 기준점을 산출하는 것인, 카메라 정렬 장치.
According to claim 5,
The correction unit moves a perpendicular line from the center point of each of at least one camera included in the middle group including at least one camera for photographing the third area based on a line segment connecting the calculated first reference point and the second reference point. A camera alignment device, wherein the device calculates at least one third reference point.
제 6 항에 있어서,
상기 제 2 사영 행렬 도출부는 상기 설정된 기준축 및 상기 산출된 제 1 내지 제 3 기준점을 이용하여 상기 복수의 카메라 각각이 정렬될 회전 매트릭스를 도출하는 것인, 카메라 정렬 장치.
According to claim 6,
The second projection matrix deriving unit derives a rotation matrix in which each of the plurality of cameras will be aligned using the set reference axis and the calculated first to third reference points.
제 6 항에 있어서,
상기 보정부는 상기 산출된 적어도 하나의 제 3 기준점 및 상기 중간 그룹에 포함된 각각의 카메라의 중심점에 기초하여 상기 복수의 카메라 각각에 대한 위치를 보정하는 것인, 카메라 정렬 장치.
According to claim 6,
The correction unit corrects the position of each of the plurality of cameras based on the calculated at least one third reference point and the center point of each camera included in the middle group.
제 7 항에 있어서,
상기 제 2 사영 행렬 도출부는 상기 제 1 사영 행렬을 구성하는 제 1 내부 파라미터에 기초하여 상기 복수의 카메라 각각에 대한 초점 거리를 보정하기 위한 제 2 내부 파라미터를 도출하는 것인, 카메라 정렬 장치.
According to claim 7,
The second projection matrix deriving unit derives a second internal parameter for correcting the focal distance for each of the plurality of cameras based on the first internal parameter constituting the first projective matrix.
제 9 항에 있어서,
상기 제 2 사영 행렬 도출부는 상기 제 2 내부 파라미터 및 상기 회전 매트릭스에 기초하여 상기 제 2 사영 행렬을 도출하는 것인, 카메라 정렬 장치.
According to clause 9,
The second projection matrix deriving unit derives the second projection matrix based on the second internal parameter and the rotation matrix.
제 10 항에 있어서,
상기 정렬부는 상기 도출된 제 1 사영 행렬 및 제 2 사영 행렬 간의 관계에 기초하여 이동 변환 매트릭스를 산출하는 변환 매트릭스 산출부를 더 포함하는 것인, 카메라 정렬 장치.
According to claim 10,
The alignment unit further includes a transformation matrix calculation unit that calculates a movement transformation matrix based on the relationship between the derived first and second projective matrices.
제 11 항에 있어서,
상기 변환 매트릭스 산출부는 상기 제 1 내지 제 3 기준점을 상기 제 1 사영 행렬 및 상기 제 2 사영 행렬에 사영하고, 상기 사영된 제 1 사영 행렬 및 상기 제 2 사영 행렬 간의 차이를 보정하는 상기 이동 변환 매트릭스를 산출하고,
상기 정렬부는 상기 산출된 이동 변환 매트릭스에 기초하여 상기 각 카메라에 대한 이동 변환을 수행하는 것인, 카메라 정렬 장치.
According to claim 11,
The transformation matrix calculation unit projects the first to third reference points onto the first projection matrix and the second projection matrix, and corrects the difference between the projected first projection matrix and the second projection matrix. Calculate ,
The alignment unit performs movement transformation for each camera based on the calculated movement transformation matrix.
제 12 항에 있어서,
상기 변환 매트릭스 산출부는 상기 도출된 제 1 사영 행렬 및 제 2 사영 행렬 간의 관계에 기초하여 회전 변환 매트릭스를 산출하고,
상기 정렬부는 상기 산출된 회전 변환 매트릭스에 기초하여 상기 각 카메라에 대한 회전 변환을 수행하는 것인, 카메라 정렬 장치.
According to claim 12,
The transformation matrix calculation unit calculates a rotation transformation matrix based on the relationship between the derived first and second projective matrices,
The alignment unit performs rotation transformation for each camera based on the calculated rotation transformation matrix.
제 13 항에 있어서,
상기 변환 매트릭스 산출부는 상기 복수의 카메라 각각의 영상 크기가 특정 해상도로 변환되도록 사이즈 변환 매트릭스를 산출하고,
상기 정렬부는 상기 산출된 사이즈 변환 매트릭스에 기초하여 상기 각 카메라의 영상에 대해 사이즈 변환을 수행하는 것인, 카메라 정렬 장치.
According to claim 13,
The conversion matrix calculation unit calculates a size conversion matrix so that the image size of each of the plurality of cameras is converted to a specific resolution,
The alignment unit performs size conversion on the images of each camera based on the calculated size conversion matrix.
제 14 항에 있어서,
상기 정렬부는 상기 이동 변환 매트릭스, 상기 회전 변환 매트릭스 및 상기 사이즈 변환 매트릭스를 통합하여 생성된 통합 변환 매트릭스를 통해 상기 이동 변환, 상기 회전 변환 및 상기 사이즈 변환에 관한 정보를 관리하는 것인, 카메라 정렬 장치.
According to claim 14,
The alignment unit manages information about the movement transformation, the rotation transformation, and the size transformation through an integrated transformation matrix generated by integrating the movement transformation matrix, the rotation transformation matrix, and the size transformation matrix. .
카메라 정렬 장치에서 제 1 구역, 제 2 구역 및 상기 제 1 구역 및 상기 제 2 구역 사이에 위치하는 제 3 구역을 포함하는 촬영 장소 내에 설치된 복수의 카메라를 정렬하는 방법에 있어서,
멀티카메라 칼리브레이션을 통해 상기 복수의 카메라에 대해 제 1 사영 행렬을 도출하는 단계;
상기 도출된 제 1 사영 행렬 및 상기 촬영 장소를 구성하는 평면에 기초하여 상기 복수의 카메라 중 상기 제 1 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 1 타임 슬라이스 그룹 및 상기 복수의 카메라 중 상기 제 2 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 2 타임 슬라이스 그룹에 대한 각각의 기준 법선 벡터를 도출하는 단계;
상기 도출된 각각의 기준 법선 벡터를 기준축으로 설정하여 상기 복수의 카메라에 대한 보정을 수행하는 단계;
상기 보정된 복수의 카메라에 대해 각각의 카메라가 정렬될 제 2 사영 행렬을 도출하는 단계; 및
상기 도출된 제 1 사영 행렬 및 상기 제 2 사영 행렬에 기초하여 상기 복수의 카메라로부터 촬영된 영상에 대한 정렬을 수행하는 단계
를 포함하는 것인, 카메라 정렬 방법.
In the camera alignment device, a method of aligning a plurality of cameras installed in a shooting location including a first zone, a second zone, and a third zone located between the first zone and the second zone,
Deriving a first projection matrix for the plurality of cameras through multi-camera calibration;
A first time slice group including at least one camera for photographing the first zone among the plurality of cameras based on the derived first projection matrix and a plane constituting the shooting location, and the first time slice group among the plurality of cameras Deriving each reference normal vector for a second time slice group including at least one camera capturing two regions;
performing correction for the plurality of cameras by setting each of the derived reference normal vectors as a reference axis;
Deriving a second projection matrix by which each camera will be aligned for the plurality of calibrated cameras; and
Sorting images captured from the plurality of cameras based on the derived first and second projective matrices.
A camera alignment method comprising:
카메라 정렬 장치에서 제 1 구역, 제 2 구역 및 상기 제 1 구역 및 상기 제 2 구역 사이에 위치하는 제 3 구역을 포함하는 촬영 장소 내에 설치된 복수의 카메라를 정렬하는 명령어들의 시퀀스를 포함하는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 있어서,
상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨팅 장치에 의해 실행될 경우,
멀티카메라 칼리브레이션을 통해 상기 복수의 카메라에 대해 제 1 사영 행렬을 도출하고,
상기 도출된 제 1 사영 행렬 및 상기 촬영 장소를 구성하는 평면에 기초하여 상기 복수의 카메라 중 상기 제 1 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 1 타임 슬라이스 그룹 및 상기 복수의 카메라 중 상기 제 2 구역을 촬영하는 적어도 하나의 카메라가 포함된 제 2 타임 슬라이스 그룹에 대한 각각의 기준 법선 벡터를 도출하고,
상기 도출된 각각의 기준 법선 벡터를 기준축으로 설정하여 상기 복수의 카메라에 대한 보정을 수행하고,
상기 보정된 복수의 카메라에 대해 각각의 카메라가 정렬될 제 2 사영 행렬을 도출하고,
상기 도출된 제 1 사영 행렬 및 상기 제 2 사영 행렬에 기초하여 상기 복수의 카메라로부터 촬영된 영상에 대한 정렬을 수행하도록 하는 명령어들의 시퀀스를 포함하는, 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
A camera alignment device stored on a medium including a sequence of instructions for aligning a plurality of cameras installed in a shooting location including a first zone, a second zone, and a third zone located between the first zone and the second zone. In a computer program,
When the computer program is executed by a computing device,
Deriving a first projection matrix for the plurality of cameras through multicamera calibration,
A first time slice group including at least one camera for photographing the first zone among the plurality of cameras based on the derived first projection matrix and a plane constituting the shooting location, and the first time slice group among the plurality of cameras Derive each reference normal vector for a second time slice group containing at least one camera capturing two regions,
Perform correction for the plurality of cameras by setting each of the derived reference normal vectors as a reference axis,
Deriving a second projection matrix by which each camera will be aligned for the plurality of calibrated cameras,
A computer program stored in a medium, comprising a sequence of instructions for performing alignment on images captured from the plurality of cameras based on the derived first projection matrix and the second projection matrix.
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