KR20040055519A - 입체영상용 뷰 파인더 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 카메라 시스템에 바이프리즘 입체 렌즈 어댑터를 부착한 형태의 휴대용 스테레오 카메라 시스템을 사용함에 있어서, 촬영되고 있는 영상의 입체감의 확인이 가능한 입체영상용 뷰 파인더 시스템을 제공한다. 본 발명의 뷰 파인더 시스템은 영상입력수단, 영상해석수단, 영상합성수단, 영상변환수단, 영상표시수단을 포함하여, 왼쪽상과 오른쪽상을 합성하여 주시점을 쉽게 알 수 있게 한다.

Description

입체영상용 뷰 파인더 시스템{View finder system for stereo picture}

본 발명은 일반 휴대용 비디오 카메라에 입체 영상 어댑터를 부착한 형태의 스테레오 카메라 시스템의 뷰파인더 시스템에 관한 것이며, 보다 상세하게는 바이프리즘을 이용하여 한 화면에 왼쪽 눈의 영상(왼쪽상)과 오른쪽 눈의 영상(오른쪽상)이 동시에 촬영되는 형태의 단안식 스테레오 카메라 시스템에 있어서 입체 영상 촬영 상태를 확인하는 뷰파인더 시스템에 관한 것이다.

단안식 스테레오 카메라 중에서 반사수단과 액정 셔터를 구비한 입체 영상 어댑터를 기존 렌즈계 앞단에 장착하여 왼쪽눈의 영상과 오른쪽 눈의 영상이 홀수 필드와 짝수 필드에 번갈아가며 촬영되도록 한 시스템은, 촬영할 때에 카메라 자체에 구비되어 있는 뷰 파인더에 양쪽 눈의 영상이 1/60초 정도의 짧은 간격으로 번갈아 나오기 때문에 촬영자의 눈에는 겹쳐 보인다. 이 때에 뷰 파인더 상에서 왼쪽눈의 상과 오른쪽 눈의 상이 정확하게 겹쳐지는 피사체는 왼쪽 눈에 해당하는 가상카메라의 광축과 오른쪽 눈에 해당하는 가상카메라의 광축 상에 동시에 있는 것으로서, 사람의 두 눈이 주시하고 있는 대상 즉 주시점(注視點)이라고 할 수 있다.

단안식 스테레오 카메라 중에서 일반 비디오 카메라에 바이프리즘과 같은 방법을 추가하여 한 화면의 절반에 왼쪽 눈의 영상을, 나머지 절반에 오른쪽 눈의 영상을 동시에 얻는 시스템은 일반 비디오 카메라에 달려 있는 뷰파인더에도 왼쪽 상과 오른쪽 상이 영역별로 구분되어 표시되기 때문에 주시하고 있는 대상을 명확히 알 수 없는 단점이 있다. 바이프리즘 어댑터가 비디오 카메라의 CCD에 대해 정확한 각도로 장착되지 않을 경우, 한 점이 좌상과 우상에서 동일 주사선에 있지 못하게 되는데 이 경우 비디오 카메라의 뷰파인더로는 쉽게 확인할 수 없는 단점이 있다. 바이프리즘 어댑터가 비디오 카메라의 CCD 가운데에 정렬되지 않은 경우, 촬영되는 영상 중에서 좌상의 시야와 우상의 시야가 다르게 되는데 이 경우 비디오 카메라의 뷰파인더로는 쉽게 확인할 수 없는 단점이 있다.

일본공개특허 특개평9-327042의 경우, 이러한 입체영상에 대해서 왼쪽상의 중심에 왼쪽상의 중심을 나타내는 마크를, 오른쪽상의 중심에 오른쪽상의 중심을 나타내는 마크를 추가하여 비디오카메라의 표시장치에 나타내면 평행법등의 방법으로 입체영상을 보는 데에 있어서 기준점으로 사용할 수 있어 편리하다고 한다. 그러나 입체표시장치 없이는 입체상을 볼 수 없는 사람의 경우에는 소용이 없으며, 이런 경우 왼쪽상의 기준점과 오른쪽상의 기준점을 이용해서 주시점을 판단하기는 불가능하다.

일본공개특허 특개2002-40366의 경우에는 좌 우 병렬로 표시된 입체상을 좌 우의 눈으로 제각기 관찰가능하게한 입체관찰수단을 카메라에 부착하는 사용하는 방식으로 이를 해결하고자 하지만, 이 방식에서는 카메라를 눈에 가까이 대고 촬영해야만 하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 바이프리즘을 이용한 입체영상 어댑터를 장착한 형태의 단안식 스테레오 카메라에서 현재 주시되고 있는 피사체를 쉽게 알 수 있고, 바이프리즘을 비디오카메라에 정렬하기 쉽게 도와주는 뷰파인더 시스템을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 뷰 파인더 시스템의 구성도이다.

도 2a는 바이프리즘에 의한 스테레오 카메라 시스템을 설명하기 위한 평면도이다.

도 2b는 가상카메라의 시선을 나타낸 것으로서 피사체의 전방에 그 시선이 교차를 도시한 도면이다.

도 2c은 촬영한 입체상을 입체로 감상할 때에 표시면과 입체상의 위치관계를 나타낸 도면이다.

도 3a는 왼쪽상과 오른쪽상이 동시에 한 화면에 촬영된 영상이며, 도 3b는 왼쪽상과 오른쪽상을 겹쳐서 본 영상이다.

도 4a는 바이프리즘에 의한 스테레오 카메라 시스템을 설명하기 위한 평면도이고, 도 4b는 가상카메라의 시선을 나타낸 것으로서 피사체의 후방에 그 시선이 교차를 도시한 도면이며, 도 4c은 촬영한 입체상을 입체로 감상할 때에 표시면과 입체상의 위치관계를 나타낸 도면이다.

도 5a는 도4a의 상태에서 왼쪽상과 오른쪽상이 동시에 한 화면에 촬영된 영상이며, 도 5b는 왼쪽상과 오른쪽상을 겹쳐서 본 영상이다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 입체 렌즈 어댑터를 통하여 2개의 면에서 촬영된 영상신호가 입력되는 영상신호 입력수단과, 영상 신호를 해석하여 상기 2개의 영상으로 분류하는 영상 해석 수단과, 분류된 2개의 영상 일부 또는 전부를 화소별 색상에서 얻은 값을 새로운 영상의 화소 색상값으로 하여 투명하게 합성하는 영상합성수단과, 합성된 영상을 표시할 수 있도록 변환하는 영상변환수단와, 변환된 영상을 표시하는 영상표시수단을 포함하는 입체영상 촬영용 뷰 파인더 시스템을 제공한다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한, 뷰 파인더 시스템(33)을 상세히 설명한다. 이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 뷰 파인더 시스템(33)의 구성도이다. 입체영상 촬영용 뷰 파인더 시스템(33)은 입체 렌즈 어댑터를 이용한 스테레오 카메라 시스템을 위한 것으로서, 바이프리즘과 같은 입체 렌즈 어댑터(2)을 통해 피사체(A)를 촬영하였을 때에 가정용 캠코더(1)에서 외부 기기로 보내는 영상신호를 받아들이는 영상 신호 입력부(34)와 영상 신호를 해석하여 영상(B,C)을 만드는 영상 해석 수단(38)과 영상(B,C)의 반을 나머지 반에 투명하게 겹쳐 합성 영상(32)를 만드는 영상 합성 수단(37)과 이를 영상으로 보여주는 영상 변환 수단(36)과 영상표시수단(35)을 포함한다.

영상신호 입력부(34)는 아날로그 신호에 대해서는 frame grabber일 수가 있고 디지털 신호에 대해서는 당해 인터페이스 회로일 수 있다. 즉, S-video단자, 일반 AV단자, USB단자, IEEE1394 또는 블루투스(BLUETOOTH) 등의 유무선 인터페이스를 사용할 수 있다.

영상해석수단(38)은 NTSC나 PAL등의 비디오 신호를 해석하여 메모리 버퍼상의 이미지로 변환하는 디코더 전용 칩을 포함하는 전자회로이거나, IEEE1394나 BLUETOOTH등의 인터페이스를 통해 들어오는 디지털 영상 신호를 해석하여 메모리 버퍼상의 이미지로 변환하는 프로그램일 수 있다. 또한, 영상해석수단(38)은, frame grabber 상의 영상 디코더 칩일 수도 있고, 컴퓨터 메모리 상에서 동작하는 소프트웨어 모듈일 수도 있다.

영상합성수단(37)은 메모리 버퍼상의 이미지에서 왼쪽 상에 해당하는 상과 오른쪽 상에 해당하는 상을 투명하게 겹치는 수단이다. 이는 왼쪽 상의 화소와 그에 대응되는 오른쪽 상의 화소 각각의 색상값을 이용하여 합성된 영상의 화소 색상값을 계산하여 만드는 방식으로 할 수 있다. 영상합성수단(37)을 이용하여 투명하게 겹치는 방법들을 예를 들어 구체적으로 설명한다.

왼쪽 상의 화소와 그에 대응되는 오른쪽 상의 화소의 RGB 각각의 색상값이 0 내지 255를 가질 수 있다고 가정하면, 합성된 영상의 R이 0 내지 255, B가 0 내지 255 및 G가 0 내지 255가 되는 방식으로 합성하되, 왼쪽 상과 오른쪽 상의 RGB 각각이 서로 같은 비율로 합성되거나 또는 서로 다른 가중치로 합성될 수 있다.

이를 좀 더 상세히 설명하며, 왼쪽상의 색상값과 오른쪽 영상의 색상값을 더하되, 각각의 색상값에 0.5씩을 곱하여 더하여 새로운 영상의 색상값(즉, 평균값을 취하는 방식)으로 하여 투명한 왼쪽상과 투명한 오른쪽상이 겹친 합성영상을 만들 수 있다. 이 경우, 0.5의 수치는 양쪽 영상에 가중치를 서로 달리하여 곱한값을 서로 더할 수도 있다. 예를 들어 왼쪽 상의 색상값에는 0.6을 곱하고, 오른쪽 상의 색상값에는 0.4를 곱하거나, 왼쪽 상의 색상값에는 0.7을 곱하고, 오른쪽 상의 색상값에는 0.3를 곱하는 등 다양한 변형이 가능하다.

또 다른 방식으로는, 왼쪽상에서 RGB 중 하나의 색상값을 0으로 하고, 오른쪽 상에서 RGB 중 다른 하나의 색상값을 0으로 하며, RGB중 나머지 하나의 색상값은 왼쪽상과 오른쪽상 각각 1/2로 하여 두 색상값을 더하는 방식을 이용할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 왼쪽상의 화소 RGB 색상값에서 R값을 0으로 하고 그에 대응되는 오른쪽상의 화소의 RGB 색상값에서 B값을 0으로 하고 G값은 왼쪽상 오른쪽상 각각 1/2로 하여 두 색상값을 더하게 되면 청색톤의 왼쪽상과 적색톤의 오른쪽상으로 명확하게 구분되어 왼쪽상과 오른쪽상의 상대적인 위치를 명확히 알 수있는 합성영상이 만들어 진다. 특히, 이러한 방식은 양안시차가 적어 왼쪽상과 오른쪽상의 구분이 명확하지 않은 경우에 입체감 조절이 용이해지는 효과가 있다. 마찬가지로, 이 경우도 RGB 모두에 대해서 반드시 0과 1만 사용하는 것에 한정되는 것은 아니며 0과 1 사이의 임의의 가중치를 사용할 수도 있다.

영상합성수단(37)은, 메모리 버퍼를 대상으로 동작하는 주문형 반도체일 수도 있고 메모리 상에서 동작하는 소프트웨어 모듈일 수도 있다.

영상변환수단(36)은 특정 색깔 메모리 버퍼에 들어있는 이미지를 영상표시수단(35)의 특성에 맞게 바꾸는 컴퓨터 프로그램 코드일 수 있다. 영상표시수단(35)은 소형의 평판표시소자와 이를 구동하는 전자회로일 수 있다. 영상변환수단(36)은 메모리버퍼에 구성된 영상을 특정 표시수단에 맞는 전기적인 신호로 변환하는 반도체칩일 수도 있고 소프트웨어 모듈일 수도 있다.

상기 입체 영상 촬영용 뷰 파인더 시스템(33)은 캠코더 내부에 포함되어 바이프리즘 입체어댑터(2)를 장착하고 있을 수도 있다.

영상입력수단(34), 영상변환수단(37), 영상표시수단(37)은 일반 휴대용 컴퓨터에 이미 구비되어 있을 수 있다.

이하, 바이프리즘에 의해 입력되는 2개의 영상을 합성하여 입체감을 가질 수 있는 원리를 상세히 설명한다.

입체 영상 어댑터는 바이프리즘을 이용하는 방식으로 입체영상 취득이 가능하다. 일본특허 소59-30390, 한국특허 특1999-0068886등에는 바이프리즘에 대해서 상세히 기재되어 있다.

먼저, 도 2 내지 도 3을 참조하여 카메라의 시야가 좁은 경우, 바이프리즘에 의한 스테레오 카메라 시스템을 설명한다. 도 2a는 바이프리즘에 의한 스테레오 카메라 시스템을 하기 위한 평면도이고, 도 2b는 가상카메라의 시선을 나타낸 것으로서 피사체의 전방에 그 시선이 교차를 도시한 도면이다. 도 2c은 촬영한 입체상을 입체로 감상할 때에 표시면과 입체상의 위치관계를 나타낸 도면이고, 도 3a는 왼쪽상과 오른쪽상이 동시에 한 화면에 촬영된 영상이며, 도 3b는 왼쪽상과 오른쪽상을 겹쳐서 본 영상이다.

도 2a, 2b, 2c, 3a 및 3b를 참조하면, 바이프리즘 전방에 있는 하나의 광원에서 나온 빛이 바이프리즘의 서로 다른 빗면에 의해 굴절되면, 각각의 면을 통과한 후에는 발산하게 된다. 이 빛의 경로는 바이프리즘(2) 앞쪽에 있는 두 개의 가상의 광원이 있다고 가정할 때에 여기에서 나온 빛의 경로와 같으며 바이프리즘을 이용해서 얻는 상은 이 가상의 광원을 카메라를 이용해서 찍는 것과 같다고 생각할 수 있다.

따라서, 바이프리즘(2) 앞에 피사체(4)는 없고 대신 피사체(4)를 왼쪽에서 바라보는 상(3)과 피사체(4)를 오른쪽에서 바라보는 상(5)이 대신 놓여 있는 것과 같은 결과를 보인다.

왼쪽에서 바라보는 상(3)과 오른쪽에서 바라보는 상(5)를 비디오 카메라(1)로 촬영할 때에 렌즈계의 줌 설정에 따라서 변화되는 렌즈계의 전방주점(7)과 화각으로 정의되는 시야(Field Of View)(6)에 따라서 서로 다른 영상이 얻어진다. 바이프리즘(2)에 의해 가로방향으로 양분되는 영상에서 왼쪽상을 얻는 가상카메라는 왼쪽상의 한가운데를 향해 놓인 것과 같으며, 오른쪽상을 얻는 가상카메라는 오른쪽상의 한가운데를 향해 놓인 것과 같다. 따라서, 각각의 영상(도 3a의 도면부호 14 참조)과 같은 영상에서 왼쪽상(3)의 가상카메라의 광축 방향은 (8)과 같으며, 오른쪽상(4)의 가상카메라의 광축방향은 (9)와 같다. 왼쪽에서 바라보는 상(3)을 향한 (8)과 오른쪽에서 바라보는 상(5)를 향한 (9)를 원래의 피사체(4)에 그려보았을 때에 (8)과 (9)의 교점은 교차식 카메라에서의 주시점과 같은 성격을 가진다. (14)와 같이 촬영된 영상을 입체로 감상하기 위하여 왼쪽상과 오른쪽상을 겹치게 하며 맨 눈으로 보았을 때에는 도 3b의 도면부호 15의 영상 처럼 보인다. 왼쪽상(3)과 오른쪽상(5)을 적절한 방법으로 입체 디스플레이를 통해 눈으로 보면 입체상표시면(11)을 (12)의 방향으로 볼 때에 (11)의 뒤쪽에 형성된 입체상(10)을 볼 수 있게 된다(도 2c 참조).

다음으로, 도 4 내지 도 5를 참조하여 카메라의 시야가 넓은 경우, 바이프리즘에 의한 스테레오 카메라 시스템을 설명한다. 도 4a는 바이프리즘에 의한 스테레오 카메라 시스템을 설명하기 위한 평면도이고, 도 4b는 가상카메라의 시선을 나타낸 것으로서 피사체의 전방에 그 시선이 교차를 도시한 도면이다. 도 4c은 촬영한 입체상을 입체로 감상할 때에 표시면과 입체상의 위치관계를 나타낸 도면이고, 도 5a는 왼쪽상과 오른쪽상이 동시에 한 화면에 촬영된 영상이며, 도 5b는 왼쪽상과 오른쪽상을 겹쳐서 본 영상이다.

도 4a, 4b, 4c, 5a 및 5b를 참조하면, 카메라의 시야가 넓은 경우는 전방주점(17)과 넓은 시야(16)로 촬영된 영상(도 5a의 도면부호 21)에서는 (18),(19)와 같은 광축의 가상카메라로 촬영한 것과 같으며, 도 4c에 도시된 바와 같이 입체상 표시면(11)의 앞에 형성된 입체상(20)을 볼 수 있게 된다.

본 발명의 뷰 파인더 시스템은 한 화면에 좌, 우 영상을 동시에 담는 입체 영상을 얻을 수 있게 하는 입체영상어댑터(2)를 부착한 일반 가정용 비디오 카메라(1)의 사용에 있어서 촬영자의 줌 조작이나 피사체 거리 조절 등에 따른 입체감의 변화를 주시점의 변화로 나타내어 촬영자가 육안으로 확인할 수 있게 하여, 촬영자가 원하는 입체영상을 촬영할 수 있도록 도와준다.

이 원리를 상세히 설명하면, 주시점은 합성된 영상에서는 완전히 동일한 가로위치에 표시가 되며 입체표시장치의 표시면 상에 있는 것처럼 보이고, 카메라에서 주시점보다 가까운 피사체는 왼쪽상과 오른쪽 상이 교차해서 서로 반대편에 나타나며 입체표시장치의 표시면에서 튀어나와 보이고, 카메라에서 주시점보다 더 멀리 떨어져 있는 피사체는 왼쪽상과 오른쪽상이 교차하지 않으며 이는 입체표시장치의 표시면 속에 있는 것처럼 보인다.

따라서, 바이프리즘을 이용한 입체영상어댑터를 사용하여 입체상을 찍을 때에는 전방주점과 시야를 조절하면 주시점이 바뀌게 되고 이는 줌 조작에 의해 입체감의 변경이 가능하다는 것을 뜻한다. 역으로 왼쪽영상과 오른쪽영상이 정확하게겹치게 되는 피사체가 현재 줌 설정에서의 주시점임을 알 수 있으며, 입체표시장치 없이도 평면영상에 나타나는 주시점을 기준으로 하여 입체감을 조절할 수 있다.

즉, 일반 가정용 비디오 카메라에 바이프리즘 등의 입체영상어댑터를 부착하고 입체영상을 촬영하는 경우에 촬영에 도움이 되도록, 비디오 카메라에서 출력되는 영상에서 왼쪽상과 오른쪽상을 분리하여 입력되는 영상을 해석하는 영상해석수단과, 왼쪽상과 오른쪽상을 합성하는 영상합성수단, 합성된 영상을 표시하는 영상표시수단으로 구성되어 촬영현장에서 입체감의 확인이 가능하도록 한다.

본 발명의 사상이나 범위로부터 이탈됨이 없이 본 발명의 다양한 변경이 가능해질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 구현예에 대한 상기의 설명은 예시의 목적으로만 제공될 것이며, 첨부된 청구 범위 및, 그것의 등가물에 의해서 한정되는 본 발명을 제한하기 위한 목적을 위해서 제공되는 것은 아니다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 입체상 뷰파인더 시스템은 입체감상디스플레이 없이도 촬영되는 입체상의 입체감을 판단할 수 있으므로, 일반 비디오 카메라에 입체영상어댑터를 장착한 형태의 저가의 입체 비디오 카메라 시스템의 휴대를 간편하게 하여 야외촬영 등에 활용이 가능하다.

Claims (8)

1. 입체 렌즈 어댑터를 통하여 2개의 방향에서 촬영된 영상신호가 입력되는 영상신호 입력수단;

   상기 영상 신호를 해석하여 상기 2개의 영상으로 분류하는 영상 해석 수단;

   상기 분류된 2개의 영상 일부 또는 전부를 합성하되, 각 화소별 색상에서 얻은 값을 이용하여 새로운 영상의 화소 색상값을 계산하여 투명하게 합성하는 영상합성수단;

   상기 합성된 영상을 표시할 수 있도록 변환하는 영상변환수단; 및

   상기 변환된 영상을 표시하는 영상표시수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상용 뷰 파인더 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 영상신호 입력수단은 S-video단자, 일반 AV단자, USB단자, IEEE1394 또는 블루투스(BLUETOOTH)의 유무선 인터페이스를 사용하는 것을 특징으로 하는 입체영상용 뷰 파인더 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 영상해석수단은 NTSC 또는 PAL의 비디오 신호를 해석하여 메모리 버퍼상의 이미지로 변환하는 디코더 전용칩을 포함하는 전자회로이거나, IEEE1394 또는블루투스의 인터페이스를 통해 들어오는 디지털 영상 신호를 해석하여 메모리 버퍼상의 이미지로 변환하는 프로그램인 것을 특징으로 하는 입체영상용 뷰 파인더 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 입체영상 어댑터는 바이프리즘인 것을 특징으로 하는 입체영상용 뷰 파인더 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 바이프리즘을 통해서 왼쪽상과 오른쪽상의 영상정보가 입력되고,

   상기 왼쪽상의 화소와 그에 대응되는 오른쪽상의 화소의 RGB 각각의 색상값이 0 내지 255를 가질 수 있다고 가정하면, 합성된 영상의 R이 0 내지 255, B가 0 내지 255 및 G가 0 내지 255가 되는 방식으로 합성하는 것을 특징으로 하는 입체영상용 뷰 파인더 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 왼쪽상의 색상값과 오른쪽 영상의 색상값을 더하되, 각각의 색상값에 0.5씩을 곱하여 더하는 방식, 즉 평균값을 취하는 방식으로 합성하는 것을 특징으로 하는 입체영상용 뷰 파인더 시스템.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 왼쪽상에서 RGB 중 하나의 색상값을 0으로 하고, 오른쪽 상에서 RGB 중 다른 하나의 색상값을 0으로 하며, RGB중 나머지 하나의 색상값은 왼쪽상과 오른쪽상 각각 1/2로 하여 두 색상값을 더하는 방식으로 합성하는 것을 특징으로 하는 입체영상용 뷰 파인더 시스템.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 영상표시수단은 소형의 평판표시소자와 이를 구동하는 전자회로인 것을 특징으로 하는 입체영상용 뷰 파인더 시스템.