KR20090027836A - 가변형 다시점 입체 카메라 시스템 - Google Patents

가변형 다시점 입체 카메라 시스템 Download PDF

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KR20090027836A
KR20090027836A KR1020070092947A KR20070092947A KR20090027836A KR 20090027836 A KR20090027836 A KR 20090027836A KR 1020070092947 A KR1020070092947 A KR 1020070092947A KR 20070092947 A KR20070092947 A KR 20070092947A KR 20090027836 A KR20090027836 A KR 20090027836A
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Abstract

본 발명은 다시점 입체카메라 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 피사체와 이미지센서의 사이에 배리어 필터를 구비한 하나의 입체카메라를 사용하여 영상을 획득하고 그 영상을 처리하여 다시점의 입체영상을 구현할 수 있는 가변형 다시점 입체카메라 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다시점 입체카메라 시스템에 의하면 시점의 수에 대응되는 카메라를 사용해야 하는 제약에서 벗어나 하나의 입체카메라를 통해 다시점의 입체영상을 구현할 수 있는 장점이 있다.
입체영상, 입체카메라, 가변형 다시점

Description

가변형 다시점 입체 카메라 시스템{A variable multi-view stereo camera system}
본 발명은 다시점 입체카메라 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 피사체와 이미지센서의 사이에 배리어 필터를 구비한 하나의 입체카메라를 사용하여 영상을 획득하고 그 영상을 처리하여 다시점의 입체영상을 구현할 수 있는 가변형 다시점 입체카메라 시스템에 관한 것이다.
정보통신 기술의 발전은 문자, 음성 및 영상을 고속 처리하는 디지털 단말기에 2차원 영상과 음성을 지원하는 멀티미디어 서비스를 가능하게 하였으며, 현재 입체적으로 실감나는 멀티미디어 서비스를 제공하는 3차원 입체 정보통신 서비스에 대한 연구가 시행되고 있다.
일반적으로 3차원 영상을 표현하는 입체 화상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 된다. 입체감의 중요한 요인은 사람의 두 눈이 약 65mm 정도 떨어져 있기 때문에 나타나게 되는 두 눈의 시차, 즉 양안시차라 할 수 있다. 따라서, 좌우의 눈이 각각 서로 다른 2 차원 화상을 보게 되고, 이 두화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 서로 융합하여 본래의 3차원 영상의 깊이감 과 실제감을 재생하게 되는데 이를 통상적으로 스테레오그라피(stereography)라 한다.
입체 영상의 표시장치는 별도의 안경 착용 여부에 따라 크게 안경식(stereoscopic) 입체영상 표시장치와 비안경식(나안방식:autostereoscopic) 입체영상 표시장치로 구분된다. 그러나 안경식의 경우 안경을 착용하여야 하는 불편함이 있어서 현재는 비안경식 입체영상 표시장치에 대한 연구가 주로 진행되고 있다.
이러한 비안경식 입체영상 표시장치는 렌티큘러(lenticular)방식과 패럴랙스-배리어(parallax-barrier) 방식으로 크게 구분된다. 그러나 렌티큘러방식의 경우 입체감이 떨어지고 일반 2D 영상과의 호환이 어려운 문제가 있어서 현재는 대부분 패럴랙스-배리어 방식으로 연구가 진행되고 있다.
상기 패럴랙스-배리어 방식이라 함은 좌/우 두 눈에 해당하는 영상 앞에 세로 형태의 배리어(barrier,차단막)을 배치함으로써, 투광 슬릿과 비투광 슬릿을 통해 합성된 2개의 영상이 분리 관측되어 입체감을 느끼게 하는 방식이다.
도 1은 패럴랙스-배리어 방식에 의한 종래의 입체영상표시장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 입체영상 표시장치는 백라이트 광원(140), 표시패널(130) 및 스위칭패널(120)로 구성된다. 관찰자는 스위칭패널(120)의 투광 슬릿부(121)를 통해 표시패널을 보게 되고 이때 관찰자의 좌안은 스위칭패널(120)의 투광슬릿부(121)를 통해 표시패널의 좌안영역을 보게되고 관찰자의 우안은 스위칭패널(120)의 투광슬릿부(121)를 통해 표시패널의 우안영역을 보게된다. 이로써, 관찰자는 양안시차에 의해 입체감을 느끼게 된다.
그러나 이때 스위칭 패널(120)에 광이 투과하지 못하는 비투광슬릿부(122)가 형성되기 때문에 이 영역을 통해 투과되지 못하는 광의 손실로 인해 입체영상 구현시 휘도가 떨어지는 문제가 있다.
한편 입체영상을 실현하는 다른 방법에 있어서 종래에는 다시점을 생성하기 위해 그 시점의 수에 대응되는 다수의 카메라를 이용하여 피사체를 촬영한 후 다수의 영상을 조합하는 방법이 사용되어 왔다.
예를들면, 8시점용 입체영상을 제작하기 위해서는 8대의 카메라가 필요하고, 24시점용 입체영상을 제작하기 위해서는 24대의 카메라가 필요하였다.
도 2는 종래의 다시점 입체카메라 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 종래의 다시점 입체카메라 시스템은 영상감지부(210), 저장부(220), 영상처리부(230), 영상합성부(240), 영상출력부(260) 및 제어부(250)를 구비한다.
영상감지부(210)는 시점의 수에 대응되는 다수의 입체카메라(211, 214)를 구비하고 있다. 저장부(220)는 2개의 입체카메라에서 촬영된 좌,우 2개의 영상 이미지를 저장한다. 영상처리부(230)는 저장부에 저장된 이미지의 시차를 제거하고 주시각을 조절하는 처리를 한다. 영상합성부(240)는 상기 처리된 영상을 합성하여 입체영상을 생성한다. 영상출력부(260)는 상기 합성된 영상을 출력한다. 제어부(250)는 상기 영상감지부(210), 저장부(220), 영상처리부(230), 영상합성부(240) 및 영 상출력부(260)의 동작을 제어한다.
도 3은 2개의 영상으로부터 입체 영상을 합성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
상기 영상처리부는 도 3에 도시된 바와 같이 2개의 영상중 어느 하나의 영상을 기준으로 나머지 하나의 영상을 좌 또는 우로 이동시켜 시차를 조절하고, 이미지의 비율을 조정하며 이미지 비율이 조정된 영상데이터에 대해 리샘플링(Re-Sampling)이 수행되도록 한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 두 개 이상의 영상의 조합방법은 2개 이상의 카메라를 통하여 촬영된 영상을 편집한 결과 얻어지는 것으로써, 2차원 영상 제작의 경우에 비해 많은 비용이 소모되며 그 구성이 복잡하다.
또한 상기의 방법에 의하는 경우 컨텐츠 제작 단계에서부터 두 개 이상의 영상을 따로 제작하고 이를 합성하여 입체영상 데이터를 생성하여 입체영상 표시장치에 제공해야 한다. 따라서 2D 영상 컨텐츠와 3D 입체영상 컨텐츠를 별도로 제작해야 하는 번거로움이 있으며, 3D 입체영상 표시장치는 별도로 제공받은 3D 입체영상 컨텐츠를 별도로 저장해야 하기 때문에 저장 소자의 크기가 커져야 하는 문제가 있다.
즉, 다시점 입체영상을 제작하기 위해서 해당 시점에 대응되는 다수의 카메라가 필요할 뿐만 아니라 각 카메라에 의해 촬영된 많은 영상데이터를 처리하기 곤란한 문제가 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 가변형 다시점 입체카메라 시스템에 있어서, 피사체와 이미지센서의 사이에 배리어 필터를 구비한 하나의 입체카메라를 사용하여 영상을 획득하고 그 영상을 처리하여 다시점의 입체영상을 구현할 수 있는 가변형 다시점 입체카메라 시스템을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 가변형 다시점 입체카메라 시스템은, 하나의 다시점입체영상감지부, 상기 다시점입체영상감지부로부터 출력되는 영상을 처리하는 입체영상처리부, 상기 처리된 영상을 합성하는 입체영상합성부, 상기 입체영상합성부에서 합성된 입체영상을 디스플레이 하는 입체영상신호출력부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 가변형 다시점 입체카메라 시스템은, 촬영된 피사체의 영상이 형성되는 이미지센서와, 상기 이미지센서로부터 출력되는 영상을 처리하는 입체영상처리부와, 상기 처리된 영상을 합성하는 입체영상합성부와, 상기 입체영상합성부에서 합성된 입체영상을 출력하는 입체영상신호출력부를 구비하는 입체카메라 시스템에 있어서, 상기 피사체와 상기 이미지센서 사이에 배리어필터가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 가변형 다시점 입체카메라 시스템에 의하면 시점의 수에 대 응되는 다수의 카메라를 필요로 했던 종래의 방식과 달리, 피사체와 이미지센서의 사이에 배리어 필터를 구비함으로써 하나의 입체카메라를 사용하여 다시점의 입체 영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 가변형 다시점 입체카메라 시스템에 있어서 피사체와 이미지센서의 사이에 배리어 필터를 구비함으로써 배리어 필터의 좁은 틈을 통과한 입사광이 광원의 위치에 따라 편향되어 이미지센서의 서로 다른 위치에 영상이 맺히게 되고, 이렇게 형성된 영상이 입체영상처리부와 입체영상합성부를 거쳐 영상신호로 변환되어 출력되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 가변형 다시점 입체카메라 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4를 참고하면 본 발명에 따른 가변형 다시점 입체카메라 시스템은, 다시점 입체영상감지부(410), 입체영상처리부(420), 입체영상합성부(430), 제어부(440) 및 입체영상신호출력부(450)를 구비한다.
상기 다시점 입체영상감지부(410)는 배리어 필터(411) 및 이미지센서(412)를 구비한다. 상기 배리어 필터(411)의 좁은 틈을 통과한 입사광은 광원의 위치에 따라 편향되어 이미지센서(412)의 서로 다른 위치에 영상이 맺히게 된다. 이때 상기 이미지센서(412)는 2D(2 Dimension : 2차원)용 이미지센서를 사용할 수 있다.
상기 입체영상처리부(420)에서는 제어부(440)의 선택신호(S0)에 응답하여 입체영상처리부(420) 내의 하나의 멀티플렉서가 선택된다. 선택된 상기 멀티플렉서는 제어부(440)의 제1제어신호(S1)에 응답하여 이미지센서(412)의 서로 다른 위치에 맺힌 영상을 선택적으로 분류하여 시점을 조절한다. 또한 상기 선택적으로 분류된 영상을 좌우로 이동시켜 시차를 제거하여 주시각을 조절하고 이미지센서에 맺힌 영상의 비율에 맞게 잘라내어 리샘플링함으로써 입체영상의 생성을 위한 입체영상처리를 한다.
상기 입체영상합성부(430)에서는 제2제어신호(S2)에 응답하여 상기 입체영상처리부(420)에서 처리된 영상을 좌우 포맷으로 합성하여 입체영상을 생성한다.
상기 입체영상신호출력부(450)에서는 제3제어신호(S3)에 응답하여 상기 생성된 입체영상을 화면상에 출력한다.
도 5는 본 발명에 따른 가변형 다시점 입체카메라 시스템의 시점 가변 원리를 나타내는 도면이다. 이하에서 시점이 8개인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
상기 배리어 필터(411)의 좁은 틈을 통과한 8 시점의 입사광은 광원의 위치에 따라 편향되어 이미지센서(412)의 서로 다른 위치에 각각 상이 맺히게 된다.
이때 상기 제어부(미도시)의 선택신호에 응답하여 하나의 멀티플렉서(420a)가 선택된다. 선택된 상기 멀티플렉서(420a)는 제어부(미도시)의 제1제어신호(S1)에 응답하여 이미지센서(412)의 서로 다른 위치에 맺힌 영상을 선택적으로 분류하여 시점수를 조절하게 된다.
즉, 상기 멀티플렉서(420a)에서 하나의 시점만이 선택적으로 분류된 경우, 이미지센서에 맺힌 영상은 시차에 의한 입체감을 형성하지 못하고 2D 영상으로 출력되며, 상기 멀티플렉서(420a)에서 2 시점이 선택적으로 분류된 경우에는 2 시점의 영상으로 합성되어 출력된다.
마찬가지로 상기 멀티플렉서(420a)에서 4 시점 또는 8 시점이 선택적으로 분류된 경우에는 영상합성부를 거쳐 각각 4 시점의 입체영상 또는 8 시점의 입체영상으로 합성되어 출력된다.
도 6은 본 발명에 따른 가변형 다시점 입체카메라 시스템의 입체영상처리부내의 멀티플렉서의 동작을 나타내는 도면이다. 이하에서 시점이 8개인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
시점이 8개인 경우 입체영상처리부는 4개의 멀티플렉서(620 내지 650)와 하나의 디코더(610)를 구비한다.
디코더(610)는 디코더 인에이블 신호(ENdec)에 의해 인에이블되고, 두개의 모드선택신호(SM0, SM1)에 응답하여 상기 4개의 멀티플렉서중 어느 하나를 선택하기 위한 멀티플렉서 인에이블신호(EN1 ~ EN4)를 생성한다.
디코더(610)에서 제1인에이블신호(EN1)가 생성된 경우 제1멀티플렉서(620)가 인에이블된다. 제1멀티플렉서(620)는 입력되는 하나의 시점의 신호를 그대로 출력 하는 트랜스미션게이트에 해당된다. 따라서 디코더에서 제1인에이블신호(EN1)가 생성된 경우에는 이미지센서에 맺힌 영상중 하나의 시점(P0)의 신호만이 선택적으로 출력된다. 상기 출력된 하나의 시점의 신호는 영상합성부를 거쳐 2D 영상으로 출력된다.
디코더(610)에서 제2인에이블신호(EN2)가 생성된 경우 제2멀티플렉서(630)가 인에이블된다. 제2멀티플렉서(630)는 하나의 시점선택신호(SS0)에 대응하여, 입력되는 두 개의 시점의 신호(P0, P4)가 선택적으로 출력된다. 상기 선택적으로 출력된 두 개의 시점의 신호는 영상합성부를 거쳐 2시점의 영상으로 합성되어 출력된다.
디코더(610)에서 제3인에이블신호(EN3)가 생성된 경우 제3멀티플렉서(640)가 인에이블된다. 제3멀티플렉서(640)는 두개의 시점선택신호(SS0, SS1)에 대응하여, 입력되는 네 개의 시점의 신호(P0, P2, P4, P6)가 선택적으로 출력된다. 상기 선택적으로 출력된 네 개의 시점의 신호는 영상합성부를 거쳐 4시점의 영상으로 합성되어 출력된다.
디코더(610)에서 제4인에이블신호(EN4)가 생성된 경우 제4멀티플렉서(650)가 인에이블된다. 제4멀티플렉서(650)는 세 개의 시점선택신호(SS0, SS1, SS2)에 대응하여, 입력되는 8개의 시점의 신호(P0 내지 P7)가 선택적으로 출력된다. 상기 선택 적으로 출력된 8개의 시점의 신호는 영상합성부를 거쳐 8시점의 영상으로 합성되어 출력된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 가변형 다시점 입체카메라 시스템은 종래의 다시점 디스플레이 장치에서 디스플레이패널 앞에 배리어필터를 구비하여 입체영상을 구현하는 다시점 디스플레이 장치 및 다수의 입체카메라에서 촬영된 영상을 조합하는 입체카메라 시스템과 그 개념을 달리하는 것으로 하나의 입체카메라 앞에 배리어필터를 구비하여 입체영상을 구현하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 종래의 일반적인 입체영상 표시장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 일반적인 다시점 입체카메라 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 종래의 일반적인 다시점 입체카메라 시스템에서 좌,우 영상으로부터 입체영상을 합성하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 가변형 다시점 입체카메라 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 가변형 다시점 입체카메라 시스템의 시점 가변의 원리를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 가변형 다시점 입체카메라 시스템의 입체영상처리부내의 멀티플렉서의 동작을 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
410 : 다시점 입체영상감지부 411 : 배리어필터
412 : 이미지센서 420 : 입체영상처리부
420a, 420b, 420n : 멀티플렉서
430 : 입체영상합성부 440 : 제어부
450 : 입체영상신호출력부

Claims (8)

  1. 다시점 입체카메라 시스템에 있어서
    하나의 다시점입체영상감지부;
    상기 다시점 입체영상감지부로부터 출력되는 영상을 처리하는 입체영상처리부;
    상기 처리된 영상을 합성하는 입체영상합성부; 및
    상기 입체영상합성부에서 합성된 입체영상을 출력하는 입체영상신호출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가변형 다시점 입체카메라 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입체영상처리부, 상기 입체영상합성부 및 상기 입체영상신호출력부의 동작을 제어하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가변형 다시점 입체카메라 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다시점 입체영상감지부는
    이미지센서; 및
    촬영되는 피사체와 상기 이미지센서의 사이에 배치된 배리어 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 가변형 다시점 입체카메라 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 이미지센서는
    2D용 이미지센서인 것을 특징으로 하는 가변형 다시점 입체카메라 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 입체영상처리부는
    다수의 멀티플렉서를 구비하는 것을 특징으로 하는 가변형 다시점 입체카메라 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 입체영상처리부는
    선택신호에 응답하여 상기 다수의 멀티플렉서중 하나의 멀티플렉서를 선택하고,
    상기 선택된 하나의 멀티플렉서는 제1제어신호에 응답하여 상기 이미지센서에 맺힌 영상의 시점을 조절하는 것을 특징으로 하는 가변형 다시점 입체카메라 시스템.
  7. 촬영된 피사체의 영상이 형성되는 이미지센서와, 상기 이미지센서로부터 출력되는 영상을 처리하는 입체영상처리부와, 상기 처리된 영상을 합성하는 입체영상합성부와, 상기 입체영상합성부에서 합성된 입체영상을 출력하는 입체영상신호출력부를 구비하는 입체카메라 시스템에 있어서,
    상기 피사체와 상기 이미지센서 사이에 배리어필터가 구비된 것을 특징으로 하는 가변형 다시점 입체카메라 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 입체영상처리부, 상기 입체영상합성부 및 상기 입체영상신호출력부의 동작을 제어하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가변형 다시점 입체카메라 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2507462A (en) * 2011-12-19 2014-05-07 David James Variable multi-view display

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