KR20070087316A - 렌즈 수평이동방식 스테레오 입체카메라 시스템 - Google Patents

렌즈 수평이동방식 스테레오 입체카메라 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인간의 시각기능에 충실한 스테레오 입체카메라 시스템에 관한 것으로서, 좌, 우 두 개의 영상센서(11)(12)를 포함하는 카메라 모듈과, 각각의 영상센서(11)(12)에 영상을 맺히게 하는 자동 초점 렌즈모듈과, 좌측 자동 초첨 렌즈(21)의 모터 위치 정보를 확인하는 좌측 위치검출센서(71)와, 상기 우측 자동 초점 렌즈(22)의 모터 위치 정보를 확인하는 우측 위치검출센서(72)와, 좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)간의 이격거리를 조절하여 주시각을 조절하는 모터(30)와, 후술하는 제어부(50)의 모터구동신호에 응하여 상기 모터(30)의 구동상태를 제어하는 모터 구동부(40)와, 상기 좌측 위치검출센서(71)와 우측 위치검출센서(72)로부터 입력되는 좌측 자동 초점 렌즈(21)의 모터 위치 정보와 우측 자동 초점 렌즈(22)의 모터 위치 정보를 이용하여 좌, 우 렌즈(21)(22)간의 거리 정보를 산출하고 상기 모터 구동부(40)를 제어하는 제어부(50)와, 상기 카메라 모듈로부터의 좌, 우 영상 입력을 하나의 입체 영상으로 합성하는 영상합성부(60)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
스테레오 입체 카메라, 인간 시각, 수평이동축 방식, 자동초점, 주시각 조절

Description

렌즈 수평이동방식 스테레오 입체카메라 시스템{Stereo camera system for moving lens horizontally}
도 1은 본 발명에 따른 인간의 시각구조를 고려한 수평이동식 스테레오 입체카메라 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도,
도 2는 도 1에 적용된 제어부와 영상합성부의 신호처리 관계를 설명하기 위한 도면이다.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 ***
11 : 좌측 영상센서
12 : 우측 영상센서
21 : 좌측 자동 초점 렌즈
22 : 우측 자동 초점 렌즈
30 : 모터
40 : 모터 구동부
50 : 제어부
60 : 영상합성부
70 : 좌측 위치검출센서
71 : 우측 위치검출센서
본 발명은 렌즈 수평이동방식 양안 입체카메라 시스템에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 스테레오 입체카메라의 구조를 인간의 시각 구조와 유사하도록 설계하기 위한 렌즈 수평이동방식 스테레오 입체카메라 시스템에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 획득되는 영상의 왜곡을 최소화시키기 위하여 인간의 눈에서처럼 망막에 해당하는 센서는 고정 시켜두고 수정체에 해당하는 렌즈만을 수평으로 이동시키는 렌즈 수평이동방식을 입체카메라에 적용시키고, 자동초점 렌즈의 렌즈의 위치정보를 확인할 수 있는 위치검출 센서로부터 추출되는 변위정보를 거리정보로 환산하여 주시각을 자동으로 조절하기 위한 렌즈 수평이동방식 스테레오 입체카메라 시스템에 관한 것이다.
기존의 수평이동축 입체카메라는 기구적인 한계로 인하여 렌즈를 고정시키고 센서를 이동시키는 방식을 사용하였으나, 이로 인하여 센서의 입력 영상이 심하게 흔들리거나 왜곡이 발생하는 치명적인 단점과 실제 사람 눈과 달라 영상 획득조건에 따라 센서간 간격이 달라져 자연스러운 입체영상을 획득할 수 없다는 문제점이 있다.
또한 좌, 우 영상의 얼라인먼트를 정교하게 일치시키기가 거의 불가능하다는 문제점이 있다.
또한, 기존의 스테레오 입체카메라는 초점과 주시각의 연동을 위하여 수식을 도출한 뒤에 이를 위하여 기구적으로 해결하였으나, 최근의 카메라모듈은 자동초점렌즈를 사용하는 것이 대부분의 추세이며, 이러한 자동초점렌즈를 사용하였을 경우에는 기존의 기구적 방식을 사용한 초점과 주시각의 연동은 무용지물이 되어버린다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 입체카메라 시스템이 망막의 움직임을 최소화하는 사람의 시각구조와 유사한 구조인 좌, 우 두 센서를 완벽하게 고정시키고 좌, 우 두 렌즈를 이동시키는 방식이 적용된 렌즈 수평이동방식 양안 입체카메라 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 별도의 제어보드를 설계하여 자동초점렌즈로부터의 거리정보를 읽어 들여 이를 바탕으로 LUT(Look Up Table)을 읽어들이고, LUT를 이용하여 모터를 제어함으로써, 주시각 및 초점을 연동시켜 조절하기 위한 렌즈 수평이동방식 양안 입체카메라 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 또다른 목적은 자동초점 렌즈의 렌즈의 위치정보를 확인할 수 있는 위치검출 센서로부터 추출되는 변위정보를 거리정보로 환산하여 주시각을 자동으로 조절하기 위한 렌즈 수평이동방식 스테레오 입체카메라 시스템을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 예는 스테레오 입체 카메라 시스템에 있어서, 좌, 우측 두 개의 영상센서(11)(12)를 포함하는 카메라 모듈과, 각각의 좌, 우측 영상센서(11)(12)에 영상을 맺히게 하는 좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)를 포함하는 자동 초점 렌즈모듈과, 좌측 자동 초첨 렌즈(21)의 모터 위치 정보를 확인하는 좌측 위치검출센서(71)와, 상기 우측 자동 초점 렌즈(22)의 모터 위치 정보를 확인하는 우측 위치검출센서(72)와, 좌, 우 렌즈(21)(22)간의 이격거리를 조절하여 주시각을 조절하는 모터(30)와, 후술하는 제어부(50)의 모터구동신호에 응하여 상기 모터(30)의 구동상태를 제어하는 모터 구동부(40)와, 상기 좌측 위치검출센서(71)와 우측 위치검출센서(72)로부터 입력되는 좌측 자동 초점 렌즈(21)의 모터 위치 정보와 우측 자동 초점 렌즈(22)의 모터 위치 정보를 이용하여 좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)간의 거리 정보를 산출하고, 산출된 거리정보를 이용하여 상기 모터 구동부(40)를 제어하는 제어부(50)와, 상기 카메라 모듈로부터의 좌, 우 영상 입력을 하나의 입체 영상으로 합성하는 영상합성부(60)로 구성 되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제어부(50)는 거리정보 데이터로 이루어진 LUT(51)을 저장하고 있는 내부 메모리를 갖는 것이 바람직하다.
그리고, 영상합성부(60)는 상기 좌측 및 우측 영상센서(11)(12)로부터 입력되는 좌우 영상입력을 입체영상으로 출력될 수 있도록 합성하는 영상합성기(61)와, 상기 영상합성기(61)에 의해 합성된 입체영상을 출력포맷으로 변환시켜 출력하는 출력포맷변환부(62)와, 좌, 우측 영상센서(11)(12)로부터 입력되는 신호를 이용하여 좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)의 초점을 검출하는 좌, 우측 초점 검출부(63)(64)로 구성되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 렌즈 수평이동방식 양안 입체카메라 시스템을 설명하면 다음과 같다.
렌즈 수평이동방식 양안 입체카메라 시스템은 첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같이 좌, 우 두 개의 영상센서(11)(12)를 포함하는 카메라 모듈과, 각각의 영상센서(11)(12)에 영상을 맺히게 하는 좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)를 포함하는 자동 초점 렌즈모듈과, 좌측 자동 초첨 렌즈(21)의 모터 위치 정보를 확인하는 좌측 위치검출센서(71)와, 상기 우측 자동 초점 렌즈(22)의 모터 위치 정보를 확인하는 우측 위치검출센서(72)와, 좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)간의 이격거리를 조절 하여 주시각을 조절하는 모터(30)와, 후술하는 제어부(50)의 모터구동신호에 응하여 상기 모터(30)의 구동상태를 제어하는 모터 구동부(40)와, 상기 좌측 위치검출센서(71)와 우측 위치검출센서(72)로부터 입력되는 좌측 자동 초점 렌즈(21)의 모터 위치 정보와 우측 자동 초점 렌즈(22)의 모터 위치 정보를 이용하여 좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)간의 거리 정보를 산출하고, 상기 산출된 거리정보를 이용하여 상기 모터 구동부(40)를 제어하는 제어부(50)와, 상기 카메라 모듈로부터의 좌, 우 영상 입력을 하나의 입체 영상으로 합성하는 영상합성부(60)로 구성된다.
그리고, 상기 좌측/우측 자동초점렌즈(21)(22)는 초점제어용 모터를 구비하고 있으며, 상기 모터 구동부(40)에 의해 구동되어, 좌측/우측 자동초점렌즈(21)(22)의 초점을 조절하게 된다.
그리고, 상기 제어부(50)는 마이크로프로세서를 포함하고 있으며, 상기 마이크로프로세서는 거리정보 데이터로 이루어진 LUT(51)과 제어프로그램을 저장하고 있는 내부 메모리를 갖는다. 상기 LUT(51)에 저장되어 있는 정보는 사용자에 의해 수정, 변경될 수 있으며, 제어부(50)는 사용자가 LUT(51)의 정보를 수정, 변경시킬 수 있도록 서비스한다.
그리고, 상기 제어부(50)는 상기 좌측 및 우측 위치검출센서(71)(72)에 의해 감지된 모터 위치 정보를 이용하여 변위 정보를 생성하고, 생성된 변위정보에 따른 거리를 상기 LUT(51)를 통해 추출하여 실제 거리 정보를 생성한다.
그리고, 영상합성부(60)는 상기 좌측 및 우측 영상센서(11)(12)로부터 입력되는 좌우 영상입력을 입체영상으로 출력될 수 있도록 합성하는 영상합성기(61)와, 상기 영상합성기(61)에 의해 합성된 입체영상을 출력포맷으로 변환시켜 출력하는 출력포맷변환부(62)와, 좌, 우측 영상센서(11)(12)로부터 입력되는 신호를 이용하여 좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)의 초점을 검출하는 좌, 우측 초점 검출부(63)(64)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 렌즈 수평이동방식 양안 입체카메라 시스템의 작용은 다음과 같다.
먼저 좌측 위치검출센서(71)와 우측 위치검출센서(72)는 좌측 자동 초첨 렌즈(21) 및 우측 자동 초점 렌즈(22)의 모터 위치 정보를 감지하여 제어부(50)로 출력한다.
그러면 제어부(50)는 감지된 모터 위치 정보를 이용하여 상기 좌측 자동 초첨 렌즈(21) 및 상기 우측 자동 초점 렌즈(22)에 대해 변위 정보를 생성하고, 생성된 변위정보에 따른 거리를 상기 마이크로프로세서의 내부 메모리에 저장된 LUT(51)를 통해 추출하여 실제 거리 정보를 생성한다.
그리고, 제어부(50)는 산출된 실제 거리정보와 현재 좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)의 이격거리를 비교하고, 그 비교결과 값에 따라 모터 구동부(40)로 모터구동신호를 출력한다.
그러면, 상기 모터 구동부(40)는 모터구동신호에 응하여 모터(30)로 구동전류를 공급하고, 모터(30)가 구동되어 좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)의 이격거리가 조절된다. 이때, 제어부(50)는 좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)의 초점을 조절하기 위한 제어신호를 모터 구동부(40)로 출력하고, 모터 구동부(40)는 도면으로 미도시된 좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)내에 구비된 모터를 구동시켜 좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)의 초점이 조절되도록 한다.
상기와 같이 좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)의 이격거리가 조절되면, 상기 좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)는 좌, 우 영상센서(11)(12)에 영상을 맺히게 하고, 상기 영상센서(11)(12)는 맺힌 좌, 우 영상을 영상합성부(60)로 출력한다.
그러면 영상합성부(60)는 입력되는 좌, 우 영상을 합성시켜 입체 영상을 생성하고, 생성된 입체 영상을 출력한다. 즉, 영상합성부(60)는 영상합성기(61)와, 출력포맷변환부(62)와, 좌, 우측 초점 검출부(63)(64)로 이루어져 있으며, 영상합성기(61)는 상기 좌측 및 우측 영상센서(11)(12)로부터 입력되는 좌우 영상입력으로부터 입체영상을 형성시키고, 출력포맷변환부(62)는 형성된 입체영상을 출력포맷 에 맞추어 변환시킨 후 화면상에 출력되도록 한다.
그리고, 좌측, 우측 초점 검출부(63)(64)는 상기 좌, 우측 영상센서(11)(12)로부터 입력되는 신호를 이용하여 좌측 및 우측 자동 초점렌즈(21)(22)의 초점을 검출하여 제어부(50)로 출력하고, 제어부(50)는 상기 좌측, 우측검출부(63)(64)로부터 입력되는 좌측, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)의 초점정보와 LUT(51)에 저장되어 있는 초점정보를 비교하여, 좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)의 초점이 정확한지의 여부를 판단하고, 정확하지 않은 경우 상술한 바와 같이 모터 구동부(40)를 제어하여 좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)에 구비된 모터를 구동시켜 조절되도록 한다.
한편, 제어부(50)는 사용자가 제어부(50)의 내부에 마련된 LUT에 저장되어 있는 정보를 수정, 변경시킬 수 있도록 메뉴항목을 제공하고, 사용자가 메뉴항목을 선택하여 원하는 시점에 원하는 정보로 LUT의 정보를 갱신시킬 수 있도록 한다.
상기와 같은 구성 및 작용 그리고 바람직한 실시예를 가지는 본 발명은 사람의 시각구조를 바탕으로 주시각을 조절할 수 있도록 설계된 수평이동축 방식을 사용함에 따라, 획득된 입체 영상의 왜곡을 최소화하고 좌, 우 영상간의 불일치를 근본적으로 제거하는 효과가 있다.
또한 본 발명은 초점과 주시각의 연동에 있어서, 최근 보편화된 자동초점렌즈를 사용할 수 있도록 별도의 제어보드를 설계하여 종래기술에서와 같이 기구적인 고려가 더 이상 필요치 않게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 스테레오 입체 카메라 시스템에 있어서,
    좌, 우 두 개의 영상센서(11)(12)를 포함하는 카메라 모듈과,
    각각의 영상센서(11)(12)에 영상을 맺히게 하는 자동 초점 렌즈모듈과,
    좌측 자동 초첨 렌즈(21)의 모터 위치 정보를 확인하는 좌측 위치검출센서(71)와,
    상기 우측 자동 초점 렌즈(22)의 모터 위치 정보를 확인하는 우측 위치검출센서(22)와,
    좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)간의 이격거리를 조절하여 주시각을 조절하는 모터(30)와,
    외부로부터 입력되는 모터구동신호에 응하여 상기 모터(30)의 구동상태를 제어하는 모터 구동부(40)와,
    상기 좌측 위치검출센서(71)와 우측 위치검출센서(72)로부터 입력되는 좌측 자동 초점 렌즈(21)의 모터 위치 정보와 우측 자동 초점 렌즈(22)의 모터 위치 정보를 이용하여 좌, 우 렌즈(21)(22)간의 거리 정보를 산출하고, 상기 산출된 거리정보를 이용하여 상기 모터 구동부(40)를 제어하는 제어부(50)와,
    상기 카메라 모듈로부터의 좌, 우 영상 입력을 하나의 입체 영상으로 합성하는 영상합성부(60)
    로 구성되는 것을 특징으로 렌즈 수평이동방식 스테레오 입체카메라 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부(50)는,
    거리정보 데이터로 이루어진 LUT(51)을 저장하고 있는 내부 메모리를 갖는 것을 특징으로 렌즈 수평이동방식 스테레오 입체카메라 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부(50)는,
    상기 LUT(51)에 저장되어 있는 정보를 사용자가 수정, 변경할 수 있도록 하는 것을 특징으로 렌즈 수평이동방식 스테레오 입체카메라 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 영상합성부(60)는,
    상기 좌측 및 우측 영상센서(11)(12)로부터 입력되는 좌우 영상입력을 입체영상으로 출력될 수 있도록 합성하는 영상합성기(61)와, 상기 영상합성기(61)에 의해 합성된 입체영상을 출력포맷으로 변환시켜 출력하는 출력포맷변환부(62)와, 좌, 우측 영상센서(11)(12)로부터 입력되는 신호를 이용하여 좌, 우측 자동 초점 렌즈(21)(22)의 초점을 검출하는 좌, 우측 초점 검출부(63)(64)로 구성되는 것을 특징으로 렌즈 수평이동방식 스테레오 입체카메라 시스템.
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