KR20100020200A - Stereo vision camera - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3차원 영상 획득을 위한 스테레오 비젼 카메라에 관한 것으로서, 특히 프리즘 또는 렌즈를 이용하여 3차원 영상의 획득을 위한 스테레오 비젼 카메라에 관한 것이다.The present invention relates to a stereo vision camera for three-dimensional image acquisition, and more particularly to a stereo vision camera for acquiring a three-dimensional image using a prism or a lens.
종래의 3차원 영상 획득을 위한 스테레오 비젼 카메라에 있어서는 서로 평행하게 배열된 두 이미지센서를 사용하는 것으로 두 이미지센서는 3차원 물체를 서로 다른 방향에서 보게 되므로, 두 이미지센서에서 얻어진 영상은 서로 다르게 된다. 따라서 두 이미지에서 동일한 점을 찾고, 좌측 영상과 우측 영상의 변위를 비교함으로써 거리에 대한 정보를 얻을 수 있었다. In a stereo vision camera for acquiring a three-dimensional image, two image sensors arranged in parallel with each other are used. Since the two image sensors view a three-dimensional object in different directions, images obtained by the two image sensors are different from each other. . Therefore, by finding the same point in the two images and comparing the displacement of the left image and the right image, information on the distance could be obtained.
하지만, 상기와 같이 이미지 센서 두 개를 이용하여 거리 및 깊이 정보를 측정하기 위해, 광학적인 패터닝을 할 경우에 틸트(tilt)가 생길 경우 한 쪽의 레졸루션이 틀어지는 경우가 발생하거나 움직임이 생기는 경우 위치를 제대로 잡을 수 없어서 3차원 영상을 구현하는데 있어서 이미지 매칭이 제대로 되지 않는 문제가 있었다.However, in order to measure distance and depth information by using two image sensors as described above, when optical patterning is performed, if a tilt occurs, one resolution is distorted or a motion occurs. There was a problem that the image matching is not properly implemented in the three-dimensional image can not be properly caught.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 프리즘 또는 렌즈를 이용하여 이미지 센서를 두 부분으로 분할하여 좌우 두 영상을 하나의 센서에 투영시키는 스테레오 비젼 카메라를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, to provide a stereo vision camera for projecting the left and right images on one sensor by dividing the image sensor into two parts using a prism or a lens. have.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 3차원 영상 획득을 위한 프리즘 또는 렌즈를 이용한 스테레오 비젼 카메라는 3차원 영상의 획득을 위한 스테레오 비젼 카메라에 있어서, 두 개의 영상을 동일한 평면에 투영시키도록 두 부분으로 분할되고 하나의 기판상에 배치되어 있는 이미지센서;및 상기 이미지센서 상부에 위치하며 상기 이미지센서에 좌우 두 개의 영상을 얻기 위해 양쪽으로 분리되어 배치되는 프리즘 또는 렌즈를 포함하여 구성된다.According to an embodiment of the present invention, a stereo vision camera using a prism or a lens for obtaining a 3D image according to the present invention, in a stereo vision camera for obtaining a 3D image, projects two images onto the same plane. An image sensor divided into portions and disposed on one substrate; and a prism or a lens positioned on the image sensor and separately separated from both sides to obtain two images left and right on the image sensor.
여기서, 상기 이미지센서와 상기 프리즘 또는 렌즈 사이에 위치하고 상기 프리즘 또는 렌즈로부터 통과된 빛을 상기 두 부분으로 분할된 이미지센서의 각 부분의 중심에 빛을 모아주는 좌안 렌즈 및 우완 렌즈를 더 포함할 수 있다.The left eye lens and the right lens may further include a left eye lens and a right lens positioned between the image sensor and the prism or the lens to collect light transmitted from the prism or the lens in the center of each part of the image sensor divided into two parts. have.
또한, 상기 프리즘 또는 렌즈에 입사되는 빛의 방향에 따라 상기 프리즘 또는 렌즈의 개수 및 배열을 조절하여 광 경로를 굴절시키는 것을 특징으로 한다.The optical path may be refracted by adjusting the number and arrangement of the prism or the lens according to the direction of the light incident on the prism or the lens.
또한, 상기 양쪽으로 분리되어 배치되는 프리즘 또는 렌즈를 상기 두 부분으로 분할된 이미지 센서에 직접 부착하여 움직임으로 인한 공차를 최소화할 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, it is possible to minimize the tolerance due to the movement by directly attaching the prism or lens disposed in both sides to the image sensor divided into the two parts.
또한, 상기 두 부분으로 분할된 이미지 센서의 한 쪽에 적외선 차단 필터(IR cut filter)를 설치하는 것을 특징으로 한다.In addition, an infrared cut filter (IR cut filter) is installed on one side of the image sensor divided into two parts.
또한, 상기 양쪽으로 분리되어 배치되는 프리즘 또는 렌즈 간의 끝단 사이의 거리는 55-70mm 범위에 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the distance between the ends of the prism or the lens disposed separately to both sides is characterized in that in the range of 55-70mm.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 3차원 영상 획득을 위한 프리즘 또는 렌즈를 이용한 스테레오 비젼 카메라는 하나의 이미지 센서를 두 부분으로 분할하여 동일 평면에 두 영상을 투영시키게 함으로써 3차원 물체에 대한 좌표축을 맞추기가 쉬우며, 하나의 이미지센서를 이용하므로 제조상에서 비용을 줄일 수 있다. 또한, 광 경로를 이용하여 공간을 절약할 수 있으며, 하나의 이미지센서를 통해서 주·야간의 시야 확보를 할 수 있는 효과가 있다.The stereo vision camera using a prism or a lens for three-dimensional image acquisition according to the present invention configured as described above divides one image sensor into two parts and projects two images on the same plane to adjust the coordinate axis of the three-dimensional object. It is easy to match and reduces manufacturing costs by using one image sensor. In addition, it is possible to save space by using the optical path, it is possible to secure the day and night vision through one image sensor.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용 및 실시 예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described specific details and embodiments of the present invention.
먼저, 도 1은 본 발명에 따른 3차원 영상 획득을 위해 프리즘 또는 렌즈를 이용한 스테레오 비젼 카메라의 일실시 예를 나타내는 것으로 프리즘 또는 렌즈와 하나의 이미지 센서로 구성되어 있으며, 만약 프리즘을 사용하는 경우에는 별도의 두 개의 렌즈가 더 포함될 수 있다.First, FIG. 1 illustrates an embodiment of a stereo vision camera using a prism or a lens for acquiring a 3D image according to the present invention, and includes a prism or a lens and one image sensor. Two separate lenses may be further included.
이미지센서(10)는 두 개의 영상을 동일한 평면에 투영시키도록 두 부분으로 분할되고 하나의 기판상에 배치되어 있다. 보통 이미지센서의 규격은 4:3의 비율을 갖으며, 두 개의 이미지센서를 사용하는 것과 동일한 기능을 하도록 하나의 이미지센서를 두 부분으로 분할하여 3차원 영상을 획득하는 스테레오 비젼 카메라를 만들게 된다. 상기와 같이 두 개의 이미지센서를 사용하지 않고, 하나의 이미지센서를 두 부분으로 분할하여 하나의 이미지센서에 두 개의 영상을 투영시키면 좌 우 두개의 영상이 동일한 수평 평면에 형성되기 때문에 두 개의 이미지센서를 사용할 때 발생할 수 있는 공차나 수차와 같은 현상들을 없앨 수 있게 된다.The
또한, 두 부분으로 분할된 이미지센서에 상기 이미지센서 상부에 위치되고 양쪽으로 분리되어 배열되어 있는 프리즘 또는 렌즈를 직접 접합할 수도 있다. 이 경우에는 움직임이나 흔들림에 의해 발생할 수 있는 공차나 수차와 같은 오차를 줄일 수 있어, 보다 정확한 3차원 영상을 획득할 수 있게 된다.In addition, a prism or lens positioned above the image sensor and arranged separately on both sides may be directly bonded to the image sensor divided into two parts. In this case, errors such as tolerances and aberrations that may occur due to movement or shaking can be reduced, so that more accurate three-dimensional images can be obtained.
게다가, 스테레오 비젼 카메라에는 주간에 적외선에 의해 이미지 센서로 들어오는 빛의 색깔이 변질되는 것을 방지하기 위해, 적외선 차단 필터(IR cut filter)가 구비된다. 야간에는 적외선을 통한 시야를 확보하기 위해 적외선 차단 필터(IR cut filter)를 작동하지 못하게 해야 하기 때문에, 두 개의 이미지센서를 사용할 경우에는 주·야간의 시야를 확보하기 위해 두 개의 이미지 센서를 독립적으로 운영해야 했다.In addition, the stereo vision camera is equipped with an IR cut filter to prevent the color of light entering the image sensor from being changed by infrared rays during the day. Since the IR cut filter must be disabled at night to ensure visibility through infrared, when using two image sensors, the two image sensors can be independently used to secure day and night vision. Had to operate.
하지만, 본 발명에 따라 하나의 이미지 센서를 두 부분으로 분할하여 상기 이미지센서의 상부에 양쪽으로 분리되어 배열되는 프리즘 또는 렌즈(20)를 이용할 경우에는, 하나의 이미지센서의 운영만으로도 적외선 차단 필터(IR cut filter)를 통한 주·야간의 시야 확보를 할 수 있게 된다. 즉, 주간에는 분할된 이미지 센서의 부분 중 적외선 차단 필터(IR cut filter)가 붙어 있는 부분의 영상을 받아들여 영상처리를 함으로써 적외선에 의한 빛의 변질을 막을 수가 있고, 야간에는 적외선 차단 필터(IR cut filter)가 붙어 있지 않은 부분의 영상을 받아들여 영상처리를 함으로써 적외선을 이용한 시야 확보를 할 수 있게 된다.However, when the prism or
프리즘 또는 렌즈(20)는 이미지센서(10) 상부에 위치하며 상기 이미지센서에 좌우 두 개의 영상을 얻기 위해 양쪽으로 분리되어 배치되어 있다. 상기 프리즘 또는 렌즈는 좌·우측에 각각 구비될 수도 있으며, 좌측 또는 우측 중 어느 한쪽에만 구비될 수도 있다. 또한, 프리즘 또는 렌즈에 입사되는 빛의 방향에 따라 상기 프리즘 또는 렌즈의 개수 및 배열을 조절하여 광 경로를 굴절시켜 이미지센서에 두 개의 영상을 투영시킬 수 있다. 즉, 3차원 영상 획득을 위해서는 좌우 두 개의 영상을 얻어야 되는데, 3차원 물체를 보는 방향에 따라 광 경로가 다양하기 때문에 상기 광 경로를 굴절시켜 빛이 이미지 센서와 수직으로 들어오도록 상기 이미지 센서 상부에 위치하는 프리즘 또는 렌즈의 개수 및 배열을 조절함으로써 얻을 수 있게 된다. 이 경우, 상기 양쪽으로 분리되어 배치되는 프리즘 또는 렌즈 간의 끝단 사이의 거리는 55-70mm 범위에 있는 것이 바람직하다.The prism or
예를 들면, 이미지센서가 바닥에 수평으로 놓여 있으며 이미지센서와 수직으로 위치되어 있는 3차원의 물체를 보기 위해서는, 상기 이미지센서 상부에 위치하고 양쪽으로 분리되어 배치된 프리즘 또는 렌즈는 좌·우측 각각 광 경로를 두 번 굴절시키기 위해 좌·우측 각각에 두 개의 프리즘 또는 렌즈가 필요하며, 그 배열은 도 1에 도시한 바와 같이, 프리즘 또는 렌즈의 일 측면은 상기 이미지센서와 수평방향으로 위치되어야 하고 상기 일 측면과 수직방향의 일 측면은 다른 프리즘 또는 렌즈와 접합된다. For example, in order to view a three-dimensional object in which the image sensor is placed horizontally on the floor and positioned vertically with the image sensor, the prism or lens disposed above the image sensor and separately disposed on both sides of the image sensor has left and right lights. Two prisms or lenses are required on each of the left and right sides to refract the path twice, and the arrangement thereof is shown in FIG. 1, and one side of the prism or lens should be positioned horizontally with the image sensor. One side perpendicular to one side is bonded to another prism or lens.
이 경우 필요에 따라 별도의 렌즈를 더 구비할 수 있는데, 이 경우 별도의 렌즈(11, 12)는 이미지센서(10)와 프리즘 또는 렌즈(20) 사이에 위치하고 상기 프리즘으로부터 통과된 빛을 상기 두 부분으로 분할된 이미지센서의 각 부분의 중심에 빛을 모아주도록 좌안 렌즈(11) 및 우안 렌즈(12)로 구성되어 있다.In this case, a separate lens may be further provided as necessary. In this case, the
도 2는 3차원 물체를 보는 방향에 따라 이미지센서에 좌우 두 개의 영상을 얻기 위해 광 경로를 굴절시키는데 필요한 프리즘 또는 렌즈의 개수 및 배열을 나타내는 다양한 실시 예들이다. 다만, 여기서 도시되는 모든 이미지센서는 바닥과 수평하게 위치하고 있다. FIG. 2 is a diagram showing various embodiments showing the number and arrangement of prisms or lenses required to refract an optical path to obtain two left and right images in an image sensor according to a direction of viewing a 3D object. However, all image sensors shown here are located horizontally with the floor.
먼저, 도 2a는 바닥과 수직하게 위치하고 있는 3차원 물체를 보기 위해 필요한 프리즘 또는 렌즈의 개수 및 배열을 나타낸 도이다.First, FIG. 2A illustrates the number and arrangement of prisms or lenses required to view a three-dimensional object located perpendicular to the floor.
도 2a는 도 1에 도시한 바와 같이, 이미지센서가 바닥에 수평으로 놓여 있으며, 바닥과 수직하게 놓여 있는 3차원의 물체를 보기 위해서는 광 경로는 두 번 굴절되어야 한다. 따라서, 좌·우측에 프리즘 또는 렌즈 2개를 각각의 프리즘 또는 렌즈의 일 측면이 접합되게 배열한 것을 나타낸 도이다. FIG. 2A shows an image sensor lying horizontally on the floor as shown in FIG. 1, and the optical path needs to be refracted twice in order to see a three-dimensional object lying perpendicular to the floor. Therefore, it is a figure which shows that the prism or two lens was arrange | positioned so that one side surface of each prism or lens may be joined to the left and the right side.
도 2b는 바닥의 좌측 즉, 좌측 프리즘 또는 렌즈 쪽의 3차원 물체를 보기 위해 필요한 프리즘 또는 렌즈의 개수 및 배열을 나타낸 도이다.FIG. 2B is a diagram showing the number and arrangement of prisms or lenses required to view a three-dimensional object on the left side of the floor, that is, the left prism or the lens side.
도 2b에 도시한 바와 같이, 이미지센서가 바닥에 수평으로 놓여 있으며, 바닥의 좌측면에 위치한 3차원의 물체를 보기 위해서는 광 경로는 세 번 굴절되어야 한다. 따라서,좌·우측에 프리즘 또는 렌즈 3개를 각각의 프리즘 또는 렌즈의 일 측면이 접합하도록 배열한 것을 나타낸 도이다.As shown in FIG. 2B, the image sensor is horizontally positioned on the floor, and the optical path must be refracted three times to see a three-dimensional object located on the left side of the floor. Therefore, it is a figure which shows that the prism or three lenses were arrange | positioned so that one side of each prism or lens may be joined to the left and right sides.
도 2c는 바닥의 우측 즉, 우측 프리즘 또는 렌즈 쪽의 3차원 물체를 보기 위해 필요한 프리즘 또는 렌즈의 개수 및 배열을 나타낸 도이다.FIG. 2C is a diagram showing the number and arrangement of prisms or lenses required for viewing a three-dimensional object on the right side of the floor, that is, the right prism or the lens side.
도 2c에 도시한 바와 같이, 이미지센서가 바닥에 수평으로 놓여 있으며, 바닥의 우 측면에 위치한 3차원의 물체를 보기 위해 광 경로는 세 번 굴절되어야 한다. 도 2b에 도시한 것과 반대로, 프리즘 또는 렌즈 3개를 각각의 프리즘 또는 렌즈의 일 측면이 접합하도록 배열한 것을 나타낸 도이다.As shown in Fig. 2c, the image sensor is placed horizontally on the floor, and the optical path must be refracted three times in order to see a three-dimensional object located on the right side of the floor. Contrary to that shown in FIG. 2B, three prisms or lenses are arranged so that one side of each prism or lens is joined.
이상과 같이 본 발명에 의한 프리즘 또는 렌즈를 이용한 스테레오 비젼 카메라를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.As described above, the stereo vision camera using the prism or the lens according to the present invention has been described with reference to the illustrated drawings. However, the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed herein, and the technical idea is within the scope of protection. Can be applied.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 영상 획득을 위해 프리즘 또는 렌즈를 이용한 스테레오 비젼 카메라의 일실시 예를 나타낸 도,1 is a view showing an embodiment of a stereo vision camera using a prism or a lens for the three-dimensional image acquisition according to the present invention,
도 2a는 바닥과 수직하게 위치하고 있는 3차원 물체를 보기 위해 필요한 프리즘 또는 렌즈의 개수 및 배열을 나타낸 도,Figure 2a shows the number and arrangement of prisms or lenses needed to see a three-dimensional object located perpendicular to the floor,
도 2b는 바닥의 좌측 즉, 좌측 프리즘 또는 렌즈 쪽의 3차원 물체를 보기 위해 필요한 프리즘 또는 렌즈의 개수 및 배열을 나타낸 도,FIG. 2B shows the number and arrangement of prisms or lenses required to see a three-dimensional object on the left side of the floor, ie the left prism or lens side;
도 2c는 바닥의 우측 즉, 우측 프리즘 또는 렌즈 쪽의 3차원 물체를 보기 위해 필요한 프리즘 또는 렌즈의 개수 및 배열을 나타낸 도이다.FIG. 2C is a diagram showing the number and arrangement of prisms or lenses required for viewing a three-dimensional object on the right side of the floor, that is, the right prism or the lens side.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
10: 이미지센서10: image sensor
11: 좌안렌즈11: left eye lens
12: 우안렌즈12: right eye lens
40: 프리즘 또는 렌즈40: prism or lens
Claims (6)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020080078885A KR20100020200A (en) | 2008-08-12 | 2008-08-12 | Stereo vision camera |
Publications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2008
- 2008-08-12 KR KR1020080078885A patent/KR20100020200A/en not_active Application Discontinuation
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