KR20070074590A - 2차원 이미지의 원근 변환 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 양상은 내장형 장치에 관한 것이다. 내장형 장치는 관심 이미지 선택 메커니즘; 및 변환 메커니즘을 포함한다. 변환 메커니즘은 관심 이미지가 관심 이미지의 전경 시점에서의 큰 폭으로부터 상기 관심 이미지의 소실점쪽의 작은 폭으로 변화하도록 그리고 관심 이미지가 관심 이미지의 전경 시점에서의 큰 확대량 및 적은 압축량으로부터 관심 이미지의 소실점쪽에서의 적은 확대량 및 큰 압축량으로 변화하도록 관심 이미지에 원근 변환 함수를 적용한다.

Description

2차원 이미지의 원근 변환{PERSPECTIVE TRANSFORMATION OF TWO-DIMENSIONAL IMAGES}
본 출원은 "2차원 이미지에 대한 원근 변환"이라는 명칭으로 2004년 9월 28일에 출원된 미국 가출원번호 제60/614,216호의 우선권을 주장하며, 이 출원은 본 발명의 양수인에게 양도되었으며 여기에 참조문헌으로서 통합된다.
본 발명의 양상들은 디지털 이미지 조작에 관한 것이다. 또한, 다른 양상들은 이미지 처리 특징들을 가진 이동 전화에 관한 것이다.
디지털 이미지 조작은 디지털 이미지들에 대하여 수행될 수 있는 많은 다른 타입의 수정들 및 변환들을 기술한다. 이미지 조작 연산들의 예들은 원근 변환, 회전, 확대, 펀칭, 워핑, 에지 검출 및 필터링을 포함한다.
원근 단축법(foreshortening)의 기술들은 2차원 표면상에서 물리적 객체들의 3차원 심도(depth) 및 거리를 시뮬레이트하기 위하여 아티스트들에 의하여 사용된다. 예컨대, 근접한 객체들을 더 크게 그리고 먼 객체들을 더 작게 페인팅하거나 또는 그림으로서 그리고 객체들의 라인들 및 각도들을 주의깊게 렌더링함으로서, 아티스트는 2차원 공간에 3차원의 일루션(illusion)을 생성할 수 있다. 수학적 의미에서, 투시도는 2차원 평면상에의 3차원 공간의 투영이다.
본 발명의 일 양상은 내장형 장치에 관한 것이다. 내장형 장치는 관심 선택 메커니즘의 이미지, 및 변환 메커니즘을 포함한다. 변환 메커니즘은 관심 이미지가 관심 이미지의 전경 시점(foreground viewpoint)에서의 큰 폭으로부터 관심 이미지의 소실점(vanishing point)쪽의 작은 폭으로 변화하도록 그리고 관심 이미지가 관심 이미지의 전경 시점에서의 큰 확대량 및 적은 압축량으로부터 관심 이미지의 소실점쪽의 적은 확대량 및 큰 압축량으로 변화하도록, 관심 이미지에 원근(perspective) 변환을 적용한다.
본 발명의 실시예들은 유사한 도면부호들이 도면들 전반에 걸쳐 유사한 수단을 나타내는 첨부 도면들을 참조하여 기술될 것이다.
도 1은 이미지에 대한 변환을 수행할 수 있는 전형적인 내장형 장치를 도시한 블록도.
도 2는 이미지의 원근 변환을 위한 매핑 함수의 특징을 도시한 이미지의 개략도.
도 3(a)는 기술된 방법을 사용하여 변환하기전에 원시 크기 520x390 화소 이미지를 도시한 도면이며, 도 3(b)는 변환을 위한 다양한 파라미터들을 사용하여 기술된 실시예에 따른 방법에 의하여 변환되는 도 3(a)의 이미지를 도시한 도면.
도 4는 이미지들에 대한 변환을 수행할 수 있는 정수 마이크로프로세서를 가진 전형적인 내장형 장치를 도시한 블록도.
도 5는 이미지에 대한 변환들을 수행할 수 있는 부동 소수점 마이크로프로세서를 가진 전형적인 내장형 장치를 도시한 블록도.
도 6은 변환 방법들의 구현시에 포함되는 태스크들을 기술한 개략적 흐름도.
도 7은 디지털 카메라를 가진 이동 전화를 도시하고 또한 휴대용 장치에 대하여 변환 방법들을 사용하는 것을 도시한 도면.
도 8은 카메라 근방에 있는 소실점을 가진 4개의 다른 방향들로 이미지의 투시도들을 생성하기 위하여 다양한 파라미터들을 사용하여 기술된 실시예들에 따른 방법들에 의하여 변환된 도 3(a)의 이미지를 도시한 도면.
도 9는 카메라로부터 멀리 있는 소실점을 가진 이미지의 다른 투시도들을 생성하기 위하여 다양한 파라미터들을 사용하여 기술된 실시예에 따른 방법들에 의하여 변환된 도 3(a)의 이미지를 도시한 도면.
도 10은 카메라의 중심에서 벗어나고 카메라 근방에 배치된 소실점을 가진 이미지의 다른 투시도들을 생성하기 위하여 다양한 파라미터들을 사용하여 기술된 실시예에 따른 방법들에 의하여 변환된 도 3(a)의 이미지를 도시한 도면.
도 1은 기술된 실시예에 있어서 무선 이동 통신장치를 포함하는 전형적인 내장형 장치(10)의 블록도이다. 기술된 내장형 장치(10)는 시스템 버스(14), 시스템 버스(14)를 통해 내장형 장치(10)의 다른 부분들에 접속되고 그리고 이 다른 부분들에 의하여 액세스 가능한 장치 메모리(16)(기술된 장치(10)에서 주메모리임), 및 시스템 버스(14)에 접속된 하드웨어 엔티티들(18)을 포함한다. 하드웨어 엔티티들 (18)의 적어도 일부는 주메모리(16)에 대하여 액세스하는 동작 및 주메모리(16)를 사용하는 동작을 수행한다. 하드웨어 엔티티들(18)은 마이크로프로세서들, ASIC들 및 다른 하드웨어를 포함할 수 있다.
그래픽 엔티티(20)는 시스템 버스(14)에 접속된다. 그래픽 엔티티(20)는 대규모 집적 시스템(예컨대, 칩상 시스템(SoC))의 코어 또는 부분을 포함할 수 있거나 도는 그래픽 가속장치와 같은 그래픽 칩을 포함할 수 있다. 기술된 실시예에 있어서, 그래픽 엔티티(20)는 그래픽 파이프라인(도시안됨), 그래픽 클록(23), 버퍼(22) 및 시스템 버스(14)와 그래픽 엔티티(20)를 인터페이싱하는 버스 인터페이스(19)를 포함한다.
버퍼(22)는 그래픽 엔티티(20)에 의해 화소-단위 처리(per-pixel processing)에 이용되는 데이터를 보관한다. 버퍼(22)는 주 메모리(16)내의 버퍼들(도시안됨)로부터의 화소 정보와 같은, 화소-관련 데이터의 국부 저장장치(local storage)를 제공한다.
기술된 실시예에서, 그래픽 엔티티(20)는 이미지들의 원근 변환들을 수행할 수 있다. 그 때문에, 그래픽 엔티티(20)는 변환될 이미지를 디스플레이하여 사용자로 하여금 선택하도록 하는 관심 이미지 선택 메커니즘(24) 및 이미지 변환을 수행하는 변환 장치(26)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 관심 이미지 선택 메커니즘(24)은 내장형 장치(10)의 사용자 인터페이스(28)에 접속된다. 내장형 장치(10)에 의해 수행될 수 있는 이미지 변환은 이하에서 더 상세히 기술할 것이다. 내장형 장치(10)가 조작하는 이미지는 내장형 장치(10)의 주 메모리, 내장형 장치의 버퍼 (22), 또는 내장형 장치와 호환가능한 머신-판독가능 매체에 저장될 수 있다. 부가적으로, 비록 기술된 실시예에서 그래픽 엔티티(20)가 변환 기능을 수행할지라도, 다른 실시예에서는 이러한 기능들이 다른 하드웨어(18)에 의해 수행될 수 있다.
도 2는 이미지(50)의 개략도이다. 이미지(50)는 기술된 변환 메커니즘에 의하여 변환된다. 변환 메커니즘은 이미지(50)에 원근 변환 함수를 적용한다. 결과적인 원-포인트(one-point) 원근 이미지는 일반적으로 도면부호 56으로 표시된다. 원-포인트 원근 이미지(56)는 이미지(50)의 전경 시점에서의 넓은 폭으로부터 이미지(50)의 소실점(58) 쪽의 좁은 폭으로 변화한다. 여기에서 사용된 용어 "소실점"은 원-포인트 원근 이미지(56)의 모든 병렬 라인들이 수렴하는 점을 언급한다.
도 2에 기술된 바와같이, 이미지(50)는 폭 W 및 높이 H를 가진다. 폭 W 및 높이 H는 다른 측정 유닛들이 사용될 수 있을지라도 화소들의 유닛들로 표현된다. 이미지(50)의 높이 H는 도 2에서 y-축(52)을 따라 연장하며, 이미지의 폭 W은 x-축(54)을 따라 연장한다. 도 2에 도시된 바와같이, 이미지(50)의 폭 좌표들은 0에서 W-1로 연장되며, 높이 좌표들은 0에서 H-1로 연장된다.
도 2에 기술된 바와같이, 원-포인트 원근 이미지(56)는 상부 폭 D, 높이 H 및 하부 폭 W을 가진다. 하부 폭 W, 높이 H 및 상부 폭 D는 다른 측정 유닛들이 사용될 수 있을지라도 화소들의 유닛들로 표현된다.
이미지(50)는 디지털 사진, 필름 사진후 디지털화, 비사진 소스로부터의 디지털화, 및 순수 디지털 일러스트레션/렌더링을 포함하여 다양한 방식으로 생성될 수 있다. 특정 타입의 이미지들 및 특정 플랫폼들 또는 컴퓨팅 시스템들과 관련하여 여기에서 제시된 이미지 변환 방법들의 특정 구현들은 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.
대부분의 이미지 변환들은 수학적 수식들의 세트들에 의하여 표현된 수학적 변환 함수들의 세트들로서 기술될 수 있으며, 이들 수식들은 변환들이 구현되는 특정 플랫폼과 무관하게 이미지에 대하여 수행된 연산들을 설명한다. 기술된 실시예에 대한 원근 변환 함수들의 하나의 예시적인 세트를 기술한 수학적 수식들은 수식들(1) 및 (2)로서 이하에 제공된다. 이미지(50)의 각각의 화소에 대하여 다음과 같다.
Figure 112007032556114-PCT00001
여기서,
Figure 112007032556114-PCT00002
수식들(1) 내지 (6)에서, (xin, yin)은 입력 화소 위치이며,(xout, yout)는 출 력 화소 위치이며, xshift는 원-포인트 원근 이미지(56)의 상부 폭의 좌측 종점(endpoint)의 x-좌표이다. W는 이미지(50)의 폭이며, 이 이미지(50)의 폭은 또한 이미지(56)의 하부 폭이다. H는 이미지(50) 및 이미지(56)의 높이이다. D는 이미지(56)의 두개의 평행 에지들중 작은 길이이다. 소실점이 이미지위에 있기 때문에, 작은 평행 에지는 이러한 경우에 상부 에지이다. 소실점이 원시 이미지(50)의 좌측, 우측 또는 하부에 있을때, 결과적인 원근 이미지(56)는 좌측, 우측 또는 하부쪽으로 테이퍼질 것이다. 이러한 경우에, 작은 평행 에지는 이미지의 좌측, 우측 또는 하부에 있을 것이다.
수식(6)에서, 상수들 a, b, c 및 d는 임의 크기의 임의 이미지에 대하여 경험적으로 결정되어 사용될 수 있다. 이들 상수들은 원-포인트 원근 이미지(56)에서 원근 단축 효과량 및 평활도를 결정한다. 예컨대, (a, b, c, d)에 대한 가능한 값들의 한 세트는 (0.00402, -1.87736, 0.50697, 0.87585)이다.
수식(2) 및 (6)은 원근 이미지에서 확대량 및 압축량을 결정한다. 수식(2)에서 인자 k는 원근 이미지에서 확대 및 압축량과 변화량을 제어한다. 인자 k는 수식(6)에 의하여 지시된 바와같이 카메라(즉, 시점) 및 소실점(58)간의 거리에 의존한다. 따라서, 인자 k는 원-포인트 원근 이미지(56)의 높이 H, 상부 폭 D 및 하부 폭 W의 함수로서 변화한다. 응용으로, 관심 이미지는 관심 이미지의 전경 시점에서의 큰 확대량 및 적은 압축량으로부터 관심 이미지의 소실점쪽으로의 적은 확대량 및 큰 압축량으로 변화할 것이다.
폭 비(D/W)는 0 내지 1사이에서 변화하며, 소실점의 위치에 따른다. 작은 비는 소실점이 카메라에 근접한 것을 지시한다. 큰 비는 소실점이 카메라로부터 멀다는 것을 지시한다. 예컨대, 1과 동일한 폭 비는 무한대의 소실점을 지시한다.
y-좌표 값들은 카메라 및 이미지의 점들간의 거리를 나타낸다. 작은 y-좌표는 카메라에 근접한 점을 지시한다. 선택적으로, 큰 y-좌표는 카메라로부터 먼 점을 나타낸다.
응용으로, 무한대의 소실점을 가진 수식들(1) 내지 (6)을 사용한, 520x390 화소 이미지의 원근 변환은 원시 이미지와 균등한, 도 3(a)에 도시된 이미지를 생성한다. 부가적으로, k=1, W=520 화소들, H=390 화소들, D=260 화소들, 및 xshift=130 화소들을 가진 수식(1) 내지 (6)을 사용한 520x390 화소 이미지의 원근 변환은 이미지의 하부가 카메라에 근접하고 이미지의 상부가 카메라로부터 먼 도 3(b)에 도시된 이미지를 생성한다.
도 3(b)의 이미지를 예로서 취하여 앞의 수식들을 사용한 특정 예로서, k=1, D=260 화소들, 및 xshift=130 화소일때, 수식(2)은 다음과 같은 수식으로 감소한다.
Figure 112007032556114-PCT00003
도 3(b)에 기술된 바와같이, 원시 이미지의 영역이 카메라에 근접할수록, 원근 이미지의 영역은 더 확대되게 된다. 이러한 원근 단축 효과를 획득하기 위하여, y-좌표 값들의 1 대 2 매핑이 바람직하다. 예컨대, yin=1이고 결과치가 정수로 절단될때, 수식(7)은 다음같이 산출된다.
Figure 112007032556114-PCT00004
유사하게, yin=2에 대하여,
Figure 112007032556114-PCT00005
이다.
결과치들에 의하여 기술된 바와같이, yin=1 및 yin=2에 대하여 yout 값들간에 갭이 존재한다. 이러한 갭은 사실상 yout=2에서 출력 화소가 생성되지 않으며 이에 따라 이 위치의 초기 출력 이미지에서 출력 화소가 존재하지 않는다는 것을 의미한다. 그러나, 초기 출력 이미지에서 빈 화소 위치는 yin 화소값들의 적정 1 대 2 매핑으로 최종 출력 이미지를 생성하기 위하여 현재 화소들을 사용하는 화소 보간법(interpolation) 또는 복제(duplication)에 의하여 채워질 수 있다.
도 3(b)에 기술된 바와같이, 원시 이미지의 영역이 카메라로부터 더 멀리 떨어질수록, 원근 이미지의 영역은 더 압축되게 된다. 이러한 원근 단축 효과를 획득하기 위해서는 입력 및 출력 화소간의 2 대 1 매핑이 바람직하다. 예컨대, yin=H-3=387이고 결과치가 정수로 절단될때, 수식(7)은 다음과 같이 산출된다.
Figure 112007032556114-PCT00006
유사하게, yin=H-2=388에 대하여,
Figure 112007032556114-PCT00007
이다.
결과치들에 의하여 기술된 바와같이, yout 값들간의 불일치가 존재하지 않으며 그 결과 적정 2 대 1 매핑이 가능하게 된다. 다른 실시예들에 있어서, 다른 정도의 원근 단축법이 바람직한 경우에, 수식(6)에서 상수들 a, b, c 및 d는 적정 원근 효과들을 생성하는 k의 다른 값들을 산출하도록 조절될 수 있다.
변환 방법은 정수 마이크로프로세서와 같은 제한된 능력들을 가진 컴퓨팅 시스템상에서 실행하도록 구현될 수 있다. 임의의 정수 마이크로프로세서들이 부동-소수점(즉, 십진법) 수학적 에뮬레이터를 포함하는 반면에, 이러한 정수 마이크로프로세서는 시간을 많이 소비하며 에뮬레이터를 사용하므로 계산적으로 더 복잡하다. 변환들은 정수 산술을 사용하여 구현될 수 있다.
정수 마이크로프로세서상에서 수식(1) 내지 (6)과 같은 변환 수식들을 실행할때, 단지 정수 산술을 사용하는 수식들에서 멱함수(power function)들을 계산하고 정수 오버플로우(즉, 마이크로프로세서가 처리할 수 있는 가장 큰 정수를 계산된 수가 초과하는 조건)를 방지하기 위하여 연산들을 순서화하는 두가지 고려사상이 발생한다.
도 4는 정수 산술을 사용하는 전술한 변환들을 수행하기 위하여 전형적인 내장형 장치(60)의 블록도이다. 내장형 장치(60)는 시스템 버스(14)에 접속된 주메 모리(16), 인터페이스(19)에 의하여 시스템 버스(14)에 접속된 그래픽 엔티티(66), 및 시스템 버스(14)에 접속된 정수 마이크로프로세서(61)를 포함한다. 내장형 장치(60)는 또한 마이크로프로세서에 접속된 변환 연산 퍼실리테이터(62)를 포함한다. 정수 연산 퍼실리테이터(64)는 변환 연산 퍼실리테이터(62)내에 포함된다.
변환 연산 퍼실리테이터(62)는 수식(6)에서 멱함수를 계산하며, 마이크로프로세서(61)와 호환가능한 방식으로 다른 변환 연산들을 수행한다. 정수 연산 퍼실리테이터(64)는 수식(1) 내지 (6)에서 필수적인 모든 계산들이 정수 마이크로프로세서(61)의 정수 오버플로우를 방지하는 계산 순서로 정수 산술을 사용하여 수행되도록 한다(수행되는 계산들 및 컴포넌트들(62, 64)의 기능들은 이하에서 더 상세히 기술될 것이다). 장치(60)와 같은 내장형 장치의 장점은 부동 소수점 에뮬레이터가 사용되지 않는다는 것이며, 이는 정수 마이크로프로세서(61)에 대하여 더 효율적인 변환을 수행하도록 한다. 변환 연산 퍼실리테이터(62) 및 정수 연산 퍼실리테이터(64)는 하드웨어로, 소프트웨어로, 하드웨어 및 소프트웨어의 임의의 결합으로 또는 마이크로프로세서(61)와 호환가능한 다른 방식으로 구현될 수 있다.
수식(6)에서 멱함수를 계산하기 위하여, 기술될 실시예에 있어서 함수의 테일러 급수 전개가 사용된다. 임의 멱함수에 대하여, 테일러 급수 전개는 다음과 같은 수식(8)에 의하여 주어진다.
Figure 112007032556114-PCT00008
일부 테일러 급수에서 처럼, 더 많은 항들이 추가될때 근사값이 더 정확하게 된다. 그러나, 테일러 급수의 항들이 더 많이 사용될수록 프로세스는 계산적으로 더 복잡하게 된다. 부가적으로, 테일러 급수의 연속 항들은 감소한 정확도를 최종 값에 추가한다. 따라서, 멱함수를 계산하기 위하여 사용되는 테일러 급수 항들의 수는 원하는 정확도 뿐만아니라 이용가능한 계산 거듭제곱에 따를 것이다. 이하에서 더 상세히 기술되는 일 구현에 있어서, 테일러 급수의 제 1 4개의 항들은 과도한 계산 거듭제곱을 필요로하지 않고 충분한 정확도를 제공하는 것으로 발견되었다. a=2를 가진 급수의 제 1 4개의 항들을 사용하면, 수식(8)은 다음과 같은 수식(9)으로 감소한다.
Figure 112007032556114-PCT00009
비록 수식(9)이 정확한 정수 항들을 포함하지 않을지라도, 비정수 항들은 계산들을 수행하기 위하여 정수들로 변환될 수 있다. 예컨대, 2의 자연로그는 210에 의하여 곱해질 수 있으며(즉, 좌측으로 10비트 시프트될 수 있으며), 최근사 정수로 라운딩되어 710을 야기한다. 중간 산술 연산들은 2의 자연로그에 대한 정수 표현을 사용하여 계산될 수 있다. 중간 산술 연산들의 모두가 계산된후에, 최종 결과는 210으로 나눔으로서(즉, 우측으로 10비트 시프트시킴으로서) 획득될 수 있다. 전형적으로, 큰 정수 인자는 다수의 유효 디지트들이 사용되고 가능한 정확하게 유지될 수 있도록 사용된다. 그러나, 작은 정수 인자들은 낮은 정확도가 원해지는 경우에 사용될 수 있다. 부가적으로, 비록 부동 소수점 수를 정수로 변환할때 임 의의 큰 인자가 사용될 수 있을지라도, 2의 거듭제곱은 비교적 저속 곱셈 연산들이 비교적 고속 비트-시프팅 연산으로 교체될 수 있도록 기술된 실시예에서 사용된다. 원근 연산에 대한 216 정수 변환 곱셈기 및 수식(9)의 4-항 테일러 급수 근사화를 사용하는 32-비트 정수 마이크로프로세서에 대한 구현 코드의 샘플은 다음과 같이, 즉 int32 yin, yout, c1, c2, c3, a, k k2이다.
Figure 112007032556114-PCT00010
앞의 코드의 부분 인용에서, 65536는 1x216이며, 연산들은 32-비트 마이크로프로세서의 정수 오버플로우를 방지하도록 정렬된다. 테일러 급수의 값들은 중간 변수들 c1, c2 및 c3로 저장된다. 끝 부분에서의 시프팅 연산은 216 곱셈기의 효과를 제거한다.
앞의 코드의 부분 인용들은 32-비트 정수 마이크로프로세서에 대한 실시간 결과치들을 제공하는 것으로 발견된다. 비록 이와같이 기술된 실시예가 C로 코딩되고 32-비트 마이크로프로세서상에서 실행될지라도, 다른 실시예들은 C, C++, 자 바 및 어셈블러를 포함하는 임의의 프로그래밍 언어로 코딩될 수 있으며, 64-비트 마이크로프로세서 및 128-비트 마이크로프로세서를 포함하는 임의의 능력들을 가진 마이크로프로세서상에서 실행될 수 있다. 구현들은 정수-전용 산술을 사용할 필요가 없으며 오버플로우를 방지하도록 정렬될 필요가 없다. 만일 이들 방법들이 정수 마이크로프로세서상에서 실행되면, 이들 방법은 디지털 카메라 또는 다른 휴대용 전자 장치들을 가진 이동 전화상에 이미지 처리 기능들로서 제공될 수 있다. 이들 방법들은 마이크로프로세서, ASIC 또는 이들을 구현하기에 충분한 계산능력을 가진 임의의 다른 플랫폼상에서 소프트웨어로, 하드웨어로 또는 소프트웨어 및 하드웨어의 임의의 결합으로 구현될 수 있다.
도 5는 부동 소수점 산술을 사용하여 앞서 기술된 변환들을 수행하는 전형적인 내장형 장치(70)의 블록도이다. 내장형 장치(70)의 소자들은 일반적으로 내장형 장치(60)의 소자들과 유사하며, 따라서 앞의 설명은 유사한 소자들에 대하여 충분할 것이다. 내장형 장치(60)와 다르게, 내장형 장치(70)는 부동 소수점 마이크로프로세서(72)를 포함한다. 내장형 장치(70)는 부동 소수점 마이크로프로세서(72)에 접속된 변환 연산 퍼실리테이터(74)를 포함하나 변환 연산 퍼실리테이터(74)는 정수 연산 퍼실리테이터를 가지지 않는다. 계산들은 예컨대 수식들(1) 내지 (6)의 항들을 정수들로 변환하는 작업들을 생략한, 부동 소수점을 사용하는 내장형 장치(70)에서 수행된다. 비록 내장형 장치(70)상에서 수행되는 경우에 기술된 변환 방법의 정수-전용 구현이 정확하게 기능을 할지라도, 마이크로프로세서(72)의 부동 소수점 능력들을 사용하는 것이 유리하다.
도 6은 이미지에 원근 변환을 적용하는 방법(100)을 기술한 더 일반적인 흐름도이다. 방법(100)은 필수적인 계산들을 수행할 수 있는 임의의 플랫폼상에서 실행될 수 있다.
방법(100)은 단계(102)에서 시작하여 단계(104)로 진행한다. 단계(104)에서, 사용자는 관심 입력 이미지를 선택한다. 일단 관심 이미지가 선택되면, 방법(100)은 입력 이미지의 화소가 선택되는 단계(106)로 계산된다. 단계(106)후에, 방법(100)은 단계(108)로 계속된다. 단계(108)에서, 화소는 앞서 기술된 연산들을 수행함으로서 변환되며, 출력 이미지의 결과적인 출력 화소가 생성된다. 그 다음에, 제어는 단계(109)로 진행되며, 이 단계에서는 입력 이미지에 다른 화소들이 남아있는지의 여부가 결정된다. 만일 이미지에 다른 화소들이 존재하면(단계(109): 예), 방법(100)의 제어는 단계(106)로 리턴한다. 만일 이미지에 다른 화소들이 존재하지 않으면(단계(109): 아니오), 제어는 단계(110)로 진행한다. 단계(110)에서는 완전한 원근 이미지를 생성하는데 필요한 출력 이미지에서 손실 화소들의 보간 또는 복제가 수행될 수 있다(가장 단순한 경우에, 임의의 필요한 화소 복제는 최근접 인접 복제에 의하여 수행될 수 있다). 전체 뷰잉가능 이미지를 생성하는데 필요한 임의의 다른 작업들은 출력 이미지 파일에 대한 헤더 정보의 기록을 포함하여 단계(110)에서 수행될 수 있다. 일단 단계(110)가 완료되면, 방법(100)은 종료되며 단계(112)로 리턴한다.
전술한 설명중 일부 설명에 있어서, 변환될 이미지는 각각의 이미지 화소가 화소의 적색 콘텐츠에 대한 값, 녹색 콘텐츠의 대한 값, 및 청색 콘텐츠에 대한 값 을 가지는 RGB(적색-녹색-청색) 포맷을 가진다고 가정한다. 그러나, 기술된 변환 방법은 우선 RGB로 변환하지 않고 다른 이미지 포맷들에 대하여 직접 사용될 수 있다. 이는 비록 RGB-포맷 이미지들이 변환하는데 비교적 용이할지라도 압축하는데 더 곤란하며 일반적으로 더 많은 저장 공간을 소비하기 때문에 유리하다.
두개의 다른 공통 이미지 포맷들은 YCbCr 및 YCrCb이다. RGB 이미지에서 데이터가 각각의 화소에 대한 적색, 녹색 및 청색 값과 관련하여 저장되는 반면에, YCbCr 및 YCrCb 포맷들은 각각의 화소에 대한 휘도(Y) 및 색도(Cb, Cr) 값들을 기록함으로서 이미지 데이터를 저장한다. YCbCr 및 YCrCb 포맷들은 그들이 공통 JPEG 화상 파일 포맷으로 사용되기 때문에 대중적이다.
RGB, YCbCr 및 YCrCb 이미지들에 대하여 동작하는 능력은 모든 3개의 포맷들이 디지털 카메라에서 사용될 수 있기 때문에 디지털 카메라와 같은 휴대용 장치상에서 실행되는 경우에 유리하다. 이는 디지털 이미지들이 생성되어 처리는 방식 때문이다.
예컨대, 대부분의 디지털 카메라 이미지 센서들은 모든 3가지 색들의 광이 아니라 적색, 녹색 또는 청색 광중 하나에 민감한 개별 센서 셀들로 구성된다. 따라서, 개별 셀들은 전형적으로 녹색에 민감한 셀들이 적색 및 청색에 민감한 셀들사이에 분배되어 이들 셀들과 교번하는 바이어 패턴이라 불리는 패턴으로 전개된다. 가전 제품들에서, 녹색 셀들은 인간의 시각 시스템이 녹색에 더 민감하기 때문에 우세하며, 더 많은 녹색 셀들의 포함하는 경우에 감지된 이미지 품질을 향상시키는 경향이 있다. 하나의 전형적인 바이어 패턴에서, 16개의 셀들의 어레이는 체커보드 패턴으로 개략적으로 배열된 8개의 녹색 셀들, 4개의 적색 셀들 및 4개의 청색 셀들을 포함할 수 있다. 이미지가 바이어 패턴의 단색 셀들을 사용하는 디지털 장치에 의하여 포착될때, 생(raw) 이미지는 전형적으로 각각의 화소가 적색값, 녹색값 및 청색값을 가지도록 보간되어 적어도 중간 처리 스테이지에서 RGB 이미지로서 저장된다. 이미지는 압축 및 저장을 위하여 YCbCr 또는 YCrCb로 변환될 수 있다.
비록 YCbCr 및 YCrCb 포맷들의 이미지들이 앞서 기술된 변환을 적용함으로서 직접 처리될 수 있기 때문에, 부가 작업들이 예컨대 서브샘플링된 YCbCr 및 YCrCb 이미지들로 수행될 수 있는 일부 환경들이 존재한다. 서브샘플링된 이미지에서, 일부 색도값들은 파일의 크기를 감소시키기 위하여 무시되거나 또는 서브샘플링된다. 예컨대, 공통 H2V1 YCbCr 4:2:2 포맷에서, 화소 열들은 서브샘플링되나 화소 행들은 영향을 받지 않는다. 이러한 서브샘플링 방식에 있어서, 만일 열들이 0으로부터 시작하여 넘버링되면, 단지 짝수 열들만이 Cb 성분을 가지고 단지 홀수 열들만이 Cr 성분을 가진다. 다른 서브샘플링된 포맷은 각각의 2x2 화소 어레이가 단일 Cb 값 및 단일 Cr 값을 공유하는 YCbCr 4:2:0 포맷이다. YCrCb 포맷은 Cb 및 Cr 성분들의 순서가 역전되는 것을 제외하고 일반적으로 동일하다.
앞서 기술된 변환 방법들은 비록 이러한 방법들의 수행이 정확하게 교번하는 Cb 및 Cr 성분을 가진 끝 이미지를 야기하지 않을지라도 서브샘플링된 YCbCr 및 YCrCb 포맷들에 직접 적용될 수 있다. 이러한 문제를 극복하기 위하여, 임시적으로 서브샘플링된 이미지(YCbCr 4:4:4 또는 YCrCb 4:4:4)는 인접 화소들의 쌍들을 고려하고 적절한 Cb 및 Cr 값들을 복제하여 각각의 화소가 Cb 및 Cr 값을 가지도록 함으로서 서브샘플링된 이미지로부터 생성될 수 있다. 변환후 저장을 위하여, 초과 Cb 및 Cr 값들은 무시될 수 있다. 발명자에 의하여 수행된 테스트들은 RGB 이미지의 처리된 결과 및 YCbCr 및 YCrCb 포맷들로의 RGB 이미지의 처리된 결과간에 시각적으로 지각가능한 차이들이 존재하지 않는다는 것을 보여준다.
도 7은 디지털 카메라(202)를 가진 이동 전화(200)의 실시예를 도시한다. 이동전화(200) 및 이의 디지털 카메라(202)는 도 1의 관심 이미지 선택 메커니즘(24) 및 변환 장치(26), 또는 여기 기술된 이미지 변환을 수행하기 위한 다른 메커니즘을 포함한다. 사용중에, 사용자는 이동 전화(200)의 디지털 카메라(202)를 이용하여 디지털 사진을 찍을 것이며, 그리고 나서 상기 이동전화(200)의 처리 능력을 이용하여 변환을 수행할 것이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 디지털 이미지(204)는 이동전화(200)의 디스플레이 스크린(206)상에 디스플레이된다. 디스플레이 스크린(206)은 그래픽 엔티티(20)에 의해 구동되는 소형 액정 표시장치일 수 있으며, 즉 다른 타입의 디스플레이 스크린들(206)이 사용될 수 있다. 예시한 바와 같이, 이미지(204)는 원-포인트 원근도로 예상대로 변환되었다. 이미지(204)상에 임시로 중첩된 오버레이(overlay) 또는 풀-다운(pull-down) 메뉴(214)는 원근 변환의 등급 및 방향을 변화시키기 위한 명령들을 제공할 수 있다. 사용자는 숫자/문자 키(212)의 일부 조합을 이용하여 이미지(204)에 대한 원근 단축효과를 변화시키도록 명령될 수 있다. 구현에 따르면, 사용자는 앞서 기술된 변환 함수들의 파라미터들의 값들을 수정하거나 또는 수정하지 않을 수 있으며, 예컨대 사용자는 단순 히 "원근 인자"와 같은 세팅들, 즉 특정 파라미터값들에 매핑되는 값들을 수정할 수 있다.
구현에 따르면, 변환의 파라미터들은 변환이 예컨대 동일한 미리 결정된 매핑 값들을 사용하는 원근 변환을 항상 야기하도록 장치에 하드-코딩되거나 미리 세팅될 수 있다.
이하의 설명들은 앞서 기술된 실시예에 따라 저장된 이미지의 원근 변환의 실시간 응용을 기술하는 여러 예들의 결과들을 제공한다. 각각의 기술된 경우는 폭비, 시작 좌표 및 방향의 여러 결합들을 사용하여 변환된 이미지의 원근도(perspective view)를 제공한다.
도 8은 폭비, 시작 좌표 및 방향의 4개의 다른 결합들을 사용하여 520x390 이미지에 원근 변환 방법을 적용하는 것을 도시한다. 도 8(a)는 소실점이 시점에 근접하는 처리된 520x390 이미지의 상향으로 지향된 원근도를 기술한다. 수식(1) 내지 (6)은 D=130, W=520, D/W=0.25, H=390, xshift=195 및 (a, b, c, d)=(0.00402, -1.87736, 0.50697, 0.87585)를 가진 이미지에 적용되며, 여기서 모든 측정치들은 화소들의 유닛들로 표현된다.
도 8(b)는 소실점이 시점에 근접하는 처리된 520x390 이미지의 하향으로 지향된 원근도를 기술한다. 수식(1) 내지 (6)은 D=130, W=520, D/W=0.25, H=390, xshift=195 및 (a, b, c, d)=(0.00402, -1.87736, 0.50697, 0.87585)를 가진 이미지에 적용되며, 여기서 모든 측정치들은 화소들의 유닛들로 표현된다.
도 8(c)는 소실점이 시점에 근접하는 처리된 520x390 이미지의 좌측으로 지향된 원근도를 기술한다. 수식(1) 내지 (6)은 D=130, W=390, D/W=0.333, H=520, xshift=130 및 (a, b, c, d)=(0.00402, -1.87736, 0.50697, 0.87585)를 가진 이미지에 적용되며, 여기서 모든 측정치들은 화소들의 유닛들로 표현된다.
도 8(d)는 소실점이 시점에 근접하는 처리된 520x390 이미지의 우측으로 지향된 원근도를 기술한다. 수식(1) 내지 (6)은 D=130, W=390, D/W=0.333, H=520, xshift=130 및 (a, b, c, d)=(0.00402, -1.87736, 0.50697, 0.87585)를 가진 이미지에 적용되며, 여기서 모든 측정치들은 화소들의 유닛들로 표현된다.
도 9은 폭비, 시작 좌표 및 방향의 2개의 다른 결합들을 사용하여 520x390 이미지에 원근 변환 방법을 적용하는 것을 도시한다. 도 9(a)는 소실점이 시점으로부터 먼 처리된 520x390 이미지의 상향으로 지향된 원근도를 기술한다. 수식(1) 내지 (6)은 D=450, W=520, D/W=0.865, H=390, xshift=35 및 (a, b, c, d)=(0.00402, -1.87736, 0.50697, 0.87585)를 가진 이미지에 적용되며, 여기서 모든 측정치들은 화소들의 유닛들로 표현된다.
도 9(b)는 소실점이 시점으로부터 먼 처리된 520x390 이미지의 좌측으로 지향된 원근도를 기술한다. 수식(1) 내지 (6)은 D=338, W=390, D/W=0.867, H=520, xshift=26 및 (a, b, c, d)=(0.00402, -1.87736, 0.50697, 0.87585)를 가진 이미지에 적용되며, 여기서 모든 측정치들은 화소들의 유닛들로 표현된다.
도 10은 폭비, 시작 좌표 및 방향의 2개의 다른 결합들을 사용하여 520x390 이미지에 원근 변환 방법을 적용하는 것을 도시한다. 도 10(a)는 소실점이 중심으로부터 벗어나고 시점에 근접한 처리된 520x390 이미지의 상향으로 지향된 원근도를 기술한다. 수식(1) 내지 (6)은 D=65, W=520, D/W=0.125, H=390, xshift=0 및 (a, b, c, d)=(0.00402, -1.87736, 0.50697, 0.87585)를 가진 이미지에 적용되며, 여기서 모든 측정치들은 화소들의 유닛들로 표현된다.
도 10(b)는 소실점이 중심으로부터 벗어나고 시점에 근접한 처리된 520x390 이미지의 좌측으로 지향된 원근도를 기술한다. 수식(1) 내지 (6)은 D=65, W=390, D/W=0.167, H=520, xshift=0 및 (a, b, c, d)=(0.00402, -1.87736, 0.50697, 0.87585)를 가진 이미지에 적용되며, 여기서 모든 측정치들은 화소들의 유닛들로 표현된다.
임의의 기술된 실시예들이 기술될지라도, 여기에서 사용된 용어들은 발명을 제한하지 않고 예시적으로 기술된다. 예컨대 첨부된 범위들내에서 수정들이 이루어질 수 있다.

Claims (31)

  1. 관심 이미지 선택 메커니즘; 및
    상기 관심 이미지가 상기 관심 이미지의 전경 시점에서의 큰 폭으로부터 상기 관심 이미지의 소실점쪽의 작은 폭으로 변화하도록 그리고 상기 관심 이미지가 상기 관심 이미지의 전경 시점에서의 큰 확대량 및 적은 압축량으로부터 상기 관심 이미지의 소실점쪽의 적은 확대량 및 큰 압축량으로 변화하도록, 상기 관심 이미지에 원근(perspective) 변환을 적용하는 변환 메커니즘을 포함하는, 내장형 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 관심 이미지 선택 메커니즘을 제어하기 위한 사용자 인터페이스를 더 포함하는, 내장형 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 그래픽 엔티티를 더 포함하며, 상기 관심 이미지 선택 메커니즘 및 상기 변환 메커니즘은 상기 그래픽 엔티티에 접속되는, 내장형 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 시스템 버스;
    주 메모리; 및
    상기 그래픽 엔티티에 접속된 디스플레이 스크린을 포함하며;
    상기 주 메모리 및 상기 그래픽 엔티티는 상기 시스템 버스에 접속되는, 내장형 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 내장형 장치는 이동 전화인, 내장형 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 이동 전화는 디지털 카메라를 포함하는, 내장형 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 원근 변환 메커니즘은 단지 정수 산술을 사용하여 상기 원근 변환을 수행하기 위하여 정수 연산 퍼실리테이터 및 정수 프로세서를 포함하는, 내장형 장치.
  8. 제 2항에 있어서, 상기 사용자 인터페이스는 사용자가 상기 원근 변환에 대한 파라미터들을 선택하도록 하는 옵션들을 포함하는, 내장형 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 원근 변환은 길이 D 및 W의 두개의 평행 에지들을 가진 출력 이미지를 생성하며, 여기서 상기 D는 작은 에지의 길이이며, 상기 작은 에지는 x-좌표 xstart에서 시작하며, 상기 변환 메커니즘은 이하의 수식(1) 및 (2)을 실행하며;
    Figure 112007032556114-PCT00011
    상기 k는 상기 원근 이미지에서 확대량 및 압축량과 확대 평활도 및 압축 평활도를 지시하는 상수이며, 상기 W는 화소들에서 관심 이미지의 폭이며, 상기 H는 화소들에서 관심 이미지의 높이이며, 상기 xin 및 yin는 화소들에서 관심 이미지의 입력 화소 좌표들이며, 상기 yout 및 yout는 화소들에서 출력 화소 좌표들인, 내장형 장치.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 정수 연산 퍼실리테이터는 오버플로우를 방지하기 위하여 변환 계산들을 정렬시키는 계산 정렬 메커니즘을 포함하는, 내장형 장치.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 변환 메커니즘은 원근 변환을 실시간으로 수행하는, 내장형 장치.
  12. 제 4항에 있어서, 상기 그래픽 엔티티는 디스플레이 스크린상에 변환된 관심 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 메커니즘을 포함하는, 내장형 장치.
  13. 인코딩된 데이터를 가진 머신-판독가능 매체로서, 머신과 상호 운용가능한 상기 인코딩된 데이터는,
    관심 이미지를 선택하는 단계; 및
    상기 관심 이미지가 상기 관심 이미지의 전경 시점에서의 큰 폭으로부터 상 기 관심 이미지의 소실점쪽의 작은 폭으로 변화하도록 그리고 상기 관심 이미지가 상기 관심 이미지의 전경 시점에서의 큰 확대량 및 적은 압축량으로부터 상기 관심 이미지의 소실점쪽에서의 적은 확대량 및 큰 압축량으로 변화하도록, 상기 관심 이미지에 원근 변환을 적용하는 단계를, 수행하도록 하는, 머신 판독가능 매체.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 인코딩된 데이터는 상기 적용단계가 단지 정수 산술로 수행되도록 하는 머신과 상호 운용가능한, 머신 판독가능 매체.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 인코딩된 데이터는 사용자가 상기 원근 변환에 대한 파라미터들을 선택하도록 하는 메커니즘과 상호 운용가능한, 머신 판독가능 매체.
  16. 제 13항에 있어서, 상기 인코딩된 데이터는 상기 변환된 관심 이미지가 사다리꼴 형상을 가지도록 하는 메커니즘과 상호 운용가능한, 머신 판독가능 매체.
  17. 제 13항에 있어서, 상기 인코딩된 데이터는 상기 원근 변환이 길이 D 및 W의 두개의 평행 에지들을 가진 출력 이미지를 생성하도록 하는 메커니즘과 상호 운용가능하며, 여기서 상기 D는 작은 에지의 길이이며, 상기 작은 에지는 x-좌표 xstart에서 시작하며, 상기 인코딩된 데이터는 상기 원근 변환이 이하의 수식(1) 및 (2)에 따라 수행되도록 하며;
    Figure 112007032556114-PCT00012
    상기 k는 상기 원근 이미지에서 확대량 및 압축량과 확대 평활도 및 압축 평활도를 지시하는 상수이며, 상기 W는 화소들에서 관심 이미지의 폭이며, 상기 H는 화소들에서 관심 이미지의 높이이며, 상기 xin 및 yin는 화소들에서 관심 이미지의 입력 화소 좌표들이며, 상기 yout 및 yout는 화소들에서 출력 화소 좌표들인, 머신 판독가능 매체.
  18. 제 13항에 있어서, 상기 인코딩된 데이터는 상기 변환 메커니즘이 오버플로우를 방지하기 위하여 미리 결정된 순서의 계산으로 계산들을 수행하도록 하는 메커니즘과 상호 운용가능한, 머신 판독가능 매체.
  19. 제 13항에 있어서, 상기 인코딩된 데이터는 상기 원근 변환이 실시간으로 수행되도록 하는 메커니즘과 상호 운용가능한, 머신 판독가능 매체.
  20. 제 13항에 있어서, 상기 인코딩된 데이터는 상기 원근 변환이 내장형 장치에서 수행되도록 하는 메커니즘과 상호 운용가능한, 머신 판독가능 매체.
  21. 제 13항에 있어서, 상기 인코딩된 데이터는 상기 원근 변환이 이동전화에서 수행되도록 하는 메커니즘과 상호 운용가능한, 머신 판독가능 매체.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 이동전화는 디지털 카메라를 포함하는, 머신 판독가능 매체.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 인코딩된 데이터는 상기 원근 변환이 정수 마이크로프로세서를 사용하여 수행되도록 하는 메커니즘과 상호 운용가능한, 머신 판독가능 매체.
  24. 수신기/송신기 어셈블리;
    마이크로프로세서;
    상기 마이크로프로세서에 접속된 관심 이미지 선택 메커니즘; 및
    상기 마이크로프로세서에 접속되며, 상기 관심 이미지가 상기 관심 이미지의 전경 시점에서의 큰 폭으로부터 상기 관심 이미지의 소실점쪽의 작은 폭으로 변화하도록 그리고 상기 관심 이미지가 상기 관심 이미지의 전경 시점에서의 큰 확대량 및 적은 압축량으로부터 상기 관심 이미지의 소실점쪽에서의 적은 확대량 및 큰 압축량으로 변화하도록, 상기 관심 이미지에 원근 변환 함수들을 적용하는 변환 메커니즘을 포함하는, 이동 전화.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 정수 마이크로프로세서인, 이동 전화.
  26. 제 24항에 있어서, 상기 변환 메커니즘은 단지 정수 산술을 사용하는 상기 원근 변환을 적용하는, 이동 전화.
  27. 관심 이미지를 선택하는 수단; 및
    상기 관심 이미지가 상기 관심 이미지의 전경 시점에서의 큰 폭으로부터 상기 관심 이미지의 소실점쪽의 작은 폭으로 변화하도록 상기 관심 이미지에 원근 변환을 적용하는 수단을 포함하는, 장치.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 적용수단은 단지 정수 산술을 이용하여 상기 원근 변환을 수행하는 수단을 포함하는, 장치.
  29. 제 27항에 있어서, 사용자가 상기 관심 이미지를 선택하도록 하는 수단을 더 포함하는, 장치.
  30. 제 28항에 있어서, 상기 변환된 관심 이미지는 사다리꼴 형상을 가지는, 장치.
  31. 제 27항에 있어서, 상기 원근 변환은 길이 D 및 W의 두개의 평행 에지들을 가진 출력 이미지를 생성하며, 여기서 상기 D는 작은 에지의 길이이며, 상기 작은 에지는 x-좌표 xstart에서 시작하며, 상기 원근 변환은 이하의 수식(1) 및 (2)에 의하여 표현되며;
    Figure 112007032556114-PCT00013
    상기 k는 상기 원근 이미지에서 확대량 및 압축량과 확대 평활도 및 압축 평활도를 지시하는 상수이며, 상기 W는 화소들에서 관심 이미지의 폭이며, 상기 H는 화소들에서 관심 이미지의 높이이며, 상기 xin 및 yin는 화소들에서 관심 이미지의 입력 화소 좌표들이며, 상기 yout 및 yout는 화소들에서 출력 화소 좌표들인, 장치.
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