KR20110114620A - 일종의 입체촬영 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20110114620A
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Abstract

본 발명의 일종의 입체촬영 장치 및 방법에 있어서, 입체촬영 장치는 제 1 및 제 2 광학영상 렌즈, 제 1 평면반사경, 제 2 평면반사경, 제 3 반사경, 단일 영상센서와 영상처리회로가 포함되고, 제 1 및 제 2 광학영상 렌즈는 각각 외부 광선을 접수하며, 제 1 평면반사경과 제 2 평면반사경은 각각 제 1 및 제 2 광학영상 렌즈에 의해 접수된 광선에 대하여 1차 반사를 진행시키고, 제 1 평면반사경과 제 2 평면반사경의 중간에 위치된 제 3 반사경은 1차 반사를 거친 광선에 대하여 2차 반사를 진행시키며, 단일 영상센서는 화면이 형성되는 평면에서 2차 반사된 광선을 접수하여 두 개의 병렬된 영상을 형성시키며, 영상처리회로는 영상센서의 영상신호에 대한 처리를 거쳐 입체영상 신호를 형성시킨다.

Description

일종의 입체촬영 장치 및 방법{STEREOSCOPIC IMAGING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 입체영상 촬영 및 처리기술 영역에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일종의 입체영상 촬영에 사용되는 입체촬영 장치 및 입체촬영 방법에 관한 것이다.
입체촬영기술과 입체촬영제품은 핸드폰, 비디오카메라, MP4, 안경식 디스플레이설비, 가상현실 장비와 제어 로봇 등 제품에 응용되고, 또한 민용, 군용, 과학연구, 게임 등 영역에서 중대한 역할을 한다.
사람들은 좌우 눈 시각 차이에 따라 바라보는 물체가 입체로 되기 때문에, 보통 입체촬영 장치는 모두 한 쌍의 촬영렌즈를 이용하여 영상을 형성한 후 처리한다. 그러나 이는 아래와 같은 문제점이 있다.
1. 한 쌍의 렌즈는 초점이 일치하지 않기 때문에, 좌우 영상의 해상도도 같지 않으며, 이는 영상이 뿌옇게 되는 현상을 초래한다.
2. 한 쌍의 렌즈는 영상의 위치를 일치시키지 못하기 때문에, 수평과 경사를 나타내는 영상의 일치성은 보장될 수 없으며, 이는 두 개의 입체영상을 겹칠 때 편차가 발생되어, 다중 영상과 같은 흐려짐 현상이 나타난다.
3. 두 개의 영상센서는 영상광도, 콘트라스트, 색도, 그레이 스케일이 일치하지 않기 때문에, 좌우 영상은 시각 차이를 느낄 수 있게 되고, 입체영상을 겹칠 때 시각적 현기증을 일으키며, 또한 선명한 영상을 얻을 수 없게 한다.
4. 한 쌍의 영상센서는 영상을 형성시킬 때, 두 개의 화면은 픽셀이 일치하지 않고, 좌우 영상은 시간상의 갭이 있으며, 두 개의 영상은 완전히 일치하지 않기 때문에, 입체영상 또는 사진을 합성할 때 입체효과는 떨어지며, 심하게는 입체감을 잃어버리게 되어 겹친 영상이 나타난다.
본 발명의 일종의 입체촬영 장치 및 입체촬영 방법은, 정밀도 광학의 영상 구조를 사용하여 광로의 일치성을 보장하며, 또한 같은 영상센서로 두 개의 영상을 접수하기 때문에, 영상을 형성하는데 있어서 전기 성능은 완전히 일치하고, 양호한 동기 성능을 갖게 된다.
본 발명은 종래 기술의 영상이 뿌옇게 되는 현상과, 한 쌍의 영상센서의 일치성과 동기 성능의 문제로 인한 영상광도, 콘트라스트, 색도, 그레이 스케일이 일치하지 않은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 일종의 입체촬영 장치 및 입체촬영 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일종의 입체촬영 장치는, 사람 눈으로 가장하여 외부 광선을 접수하는 제 1 광학영상 렌즈와 제 2 광학영상 렌즈가 포함되고; 상기 제 1 광학영상 렌즈와 상기 제 2 광학영상 렌즈의 광선에 대하여 1차 반사를 진행시키는 제 1 평면반사경과 제 2 평면반사경이 포함되며; 상기 제 1 평면반사경과 상기 제 2 평면반사경의 중간에 위치되고, 또한 1차 반사의 광선에 대하여 2차 반사를 진행시키는 제 3 반사경이 포함되며; 화면이 형성되는 평면에서 2차 반사의 광선을 접수하고, 또한 병렬된 두 개의 영상을 형성시키는 단일 영상센서가 포함되며; 상기 영상센서의 영상신호를 접수 및 처리를 진행하여 입체 영상신호를 형성시키는 영상처리회로가 포함된다.
또한, 상기 제 1 광학영상 렌즈와 상기 제 2 광학영상 렌즈사이의 횡방향의 거리는 40~100밀리미터이다.
또한, 상기 제 3 반사경은 양면이고, 일정한 협각으로 배열된 반사경이다.
또한, 상기 단일 영상센서는 CCD/CMOS영상 센서이다.
또한, 상기 영상처리회로는 영상데이터 수집회로, 좌로 프레임버퍼 유닛, 우로 프레임버퍼 유닛과 영상포맷처리회로가 더 포함되고; 상기 영상데이터 수집회로는 상기 영상센서의 영상신호 데이터를 수집하여 두 개의 영상데이터로 분리시키며; 상기 좌로 프레임버퍼 유닛과 우로 프레임버퍼 유닛은 각각 상기 영상데이터 수집회로에 의해 분리된 두 개의 영상 데이터를 저장하며; 상기 영상포맷처리회로는 상기 좌로 프레임버퍼 유닛과 우로 프레임버퍼 유닛에 저장된 두 개의 영상 데이터를 병합하여 입체영상 데이터를 형성시킨다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일종의 입체촬영 방법은 다음과 같은 절차가 포함된다.
S1. 횡 방향에 병렬로 상기 두 개의 광학영상 렌즈가 장착되어, 사람 눈으로 가장하여 외부 광선을 접수하며;
S2. 상기 두 개의 평면반사경은 상기 두 개의 광학영상 렌즈에 의해 접수된 외부 광선에 대하여 1차 반사를 진행시키고, 두 개의 평면반사경의 중간에 위치된 제 3 반사경은 2개의 1차 반사를 거친 광선에 대하여 2차 반사를 진행시키며;
S3. 단일 영상센서를 사용하여, 화면이 형성되는 평면에서 제 3 반사경에 의해 2차 반사된 광선을 접수하여 두 개의 병렬된 영상을 형성시키며;
S4. 상기 단일 영상센서에서 형성된 영상신호에 대한 처리를 거쳐 입체영상 신호를 형성시킨다.
본 발명의 촬영방법에서 상기 S1절차의 두 개의 광학영상 렌즈사이의 횡방향의 거리는 40~100밀리미터이다.
또한, 본 발명의 촬영방법에서 상기 제 3 반사경은 양면이고, 일정한 협각으로 배열된 반사경이다.
또한, 본 발명의 촬영방법에서 상기 단일 영상센서는 CCD/CMOS영상 센서이다.
또한, 본 발명의 촬영방법에서 상기 S4는 아래와 같은 절차가 더 포함된다.
S41. 단일 영상센서에서 형성된 영상신호 데이터를 수집하며;
S42. 상기 단일 영상센서에서 형성된 영상신호 데이터를 수집한 후, 두 개의 영상데이터로 분리시키고, 동시에 각각 좌우 두 개의 프레임버퍼에 저장하며;
S43. 상기 두 개의 프레임버퍼에 저장된 영상데이터를 병합하여 입체 영상데이터를 형성시킨다.
본 발명의 일종의 입체촬영 장치 및 방법은 단일 영상센서를 통해, 좌우 영상은 딜레이가 없는 완전한 화면을 형성시킬 수 있으며, 종래의 기술과 비교할 때, 본 발명의 좌우영상은 딜레이가 없으며(양호한 동기 성능), 화면과 동영상의 형식 변화도 다양하며, 또한 품질도 높으므로, 흐려짐 현상을 해결하였으며, 영상의 형성에 있어서 전기 성능, 동기성도 보장하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일종의 입체촬영 장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일종의 입체촬영 장치의 영상처리회로의 구성도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일종의 입체촬영 방법의 흐름도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일종의 입체촬영장치의 단일 영상센서의 화면이 형성되는 평면단면도.
본 발명의 목적과 기술방안 및 효과에 대하여 구체적으로 이해하기 위하여, 이하의 실시예는 첨부된 도면과 함께 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명한다. 단 본 발명은 구체적인 실시예에 국한하지 않는다.
이하, 구체적인 실시 예는 첨부된 도면과 함께 본 발명의 기술 방안에 대해 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일종의 입체촬영 장치의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 입체촬영장치(100)는 광학영상소재(110), 단일 영상센서(120), 영상처리회로(130)가 포함된다.
상기 광학영상소재(110)는 제 1 광학영상 렌즈(111), 제 2 광학영상 렌즈(112), 제 1 평면반사경(114), 제 2 평면반사경(115)과 제 3 반사경(113)이 포함된다.
상기 제 1 광학영상 렌즈(111)와 제 2 광학영상 렌즈(112)는 사람 눈으로 가장하여 외부 광선을 접수하고, 상기 제 1 광학영상 렌즈(111)와 제 2 광학영상 렌즈(112)사이의 횡방향의 거리는 40~100밀리미터이며, 사람 눈의 동공 간격과 일치하게 구조의 정밀성을 보장할 수 있다.
상기 제 1 평면반사경(114)과 제 2 평면반사경(115)은 제 1 광학영상 렌즈(111)와 제 2 광학영상 렌즈(112)의 광선에 대하여 1차 반사를 진행시키고, 제 3 반사경(113)은 제 1 평면반사경(114)과 제 2 평면반사경(115)의 중간에 위치되고, 또한 1차 반사의 광선에 대하여 2차 반사를 진행시킨다. 상기 제 3 반사경(113)은 양면이고, 일정한 협각으로 배열된 반사경일 수 있고, 또한 양면 반사되는 기타 입체 형상의 반사경일 수 있다.
상기 단일 영상센서(120)는 CCD/CMOS영상 센서이고, 화면이 형성되는 평면에서 상기 제 3 반사경(113)의 2차 반사광선을 접수하여 두 개의 병렬 영상을 형성한다. 또한 상기 단일 영상센서(120)의 화면이 형성되는 평면은 보통 4:3 또는 16:9보다 1배정도 더 넓으며, 이는 동시에 두 개의 완전한 영상을 접수하기 위한 것이다.
상기 영상처리회로(130)는 영상데이터 수집회로, 좌로 프레임버퍼, 우로 프레임버퍼와 영상포맷처리회로가 더 포함된다.
상기 영상데이터 수집회로는 상기 영상센서의 영상신호 데이터를 수집하여 두 개의 영상데이터로 분리시킨다.
상기 좌로 프레임버퍼와 우로 프레임버퍼는 각각 상기 영상데이터 수집회로에 의해 분리된 두 개의 영상 데이터를 저장한다.
상기 영상포맷처리회로는 상기 좌로 프레임버퍼와 우로 프레임버퍼에 저장된 두 개의 영상 데이터를 병합하여 입체영상 데이터를 형성시킨다.
상기 영상처리회로(130)는 동시에 좌, 우안 영상을 리드할 수 있고, 또한 회로내부에서 각각 좌안과 우안의 완전한 영상을 인출한 후, 디스플레이장치의 입체영상원리에 의해 형식이 다른 입체 동영상신호를 출력시킨다.
예를 들면, 안경식 입체 디스플레이는 기수, 우수 필드의 좌우 순서로 교체되는 영상신호를 출력할 수 있다. 즉 기수 필드-좌안영상, 우수 필드-우안영상 또는 이와 반대된다. 만약 레드, 블루 필드인 경우에는, 좌, 우안의 같은 필드의 영상에 대하여 레드, 블루 처리를 진행하고, 동시에 픽셀을 병합하여 순서로 출력한다. 또한 코딩기술을 이용하여, 상기 동영상에 대해 인코딩한 후 녹화, 저장을 진행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일종의 입체촬영 장치의 영상처리회로의 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 영상처리회로(200)는 단일 영상센서의 영상신호 데이터(20)를 접수한다. 상기 영상처리회로(200)는 영상데이터 수집회로(201), 좌로 프레임버퍼(202), 우로 프레임버퍼(203), 영상포맷처리회로(204), 영상/음향기기 압축 인코더(205), 메모리(206), 영상/음향기기 디코딩(207), 영상/음향기기 디코딩 출력회로(208), 좌우 마이크(209), 음향A/D(210), 영상/음향기기 스위치(211), 좌음향 드라이브(212), 우음향 드라이브(213)와 쌍안/싱글 스크린 모니터 윈도(214)가 포함된다.
상기 영상데이터 수집회로(201)는 일정한 화면 주파수에 따라 영상 리드를 진행한다. 즉 단일 영상센서의 영상신호 데이터(20)를 리드하고, 상기 영상데이터는 동시에 형성된 두 개의 영상이 포함되고, 이어서 좌우 영상데이터를 분리시킨다. 분리후의 영상은 동시에 확보된 두 개의 풀 프레임 영상이고, 각각 좌로 프레임버퍼(202)와 우로 프레임버퍼(203)에 저장한다. 영상포맷처리회로(204)는 좌로 프레임버퍼(202)와 우로 프레임버퍼(203)의 영상데이터를 병합 및 처리를 진행하고, 직접 병렬식(SIDE BY SIDE)영상이 형성되고, 또한 ‘프레임 바이 프레임영상’(FRAME BY FRAME), ‘필드 바이 필드영상’(FIELD BY FIELD), ‘라인 바이 라인영상’(LINE BY LINE), ‘도트 바이 도트영상’(DOT BY DOT) 등 형식의 영상도 형성될 수 있다.
영상은 요구에 따라 영상포맷처리회로(204)의 형식전환을 진행한 후, 영상/음향기기 압축 인코더(205)를 통하여, 여기서 음성과 영상은 동기 압축 인코더를 진행한다. 인코더 된 데이터는 메모리(206)에 저장된다. 만약 저장된 영상을 볼 때에는 메모리(206)에서 데이터를 리콜하여, 영상/음향기기 디코딩(207)을 거쳐, 외부 모니터 또는 입체촬영장치 내의 자체 쌍안/싱글 스크린 모니터 윈도(214)를 통해 볼 수 있다.
영상처리회로(200)에 하나의 영상/음향기기 스위치(211)를 추가하였으며, 이는 아래와 같은 역할을 한다.
영상은 분리 후에, 영상포맷처리회로(204)에서 SIDE BY SIDE영상신호를 출력한다. 즉 영상설비의 촬영과정에서 녹화 영상을 봐야 할 경우에, 상기 SIDE BY SIDE영상신호는 영상/음향기기 스위치(211)를 통하여 직접 입체촬영장치(200) 내의 쌍안/싱글 스크린 모니터 윈도(214)에 전송되어 디스플레이 되며, 동시에 좌우 마이크(209)로부터 음향A/D(210)에 의해 전환되어 리얼타임 음향으로 바뀐다. 이는 영상을 볼 때, 영상은 실제 피사체의 동작과 딜레이가 적으므로, 제때에 간편하게 모니터링 할 수 있고, 이 기능을 다이렉트 모드라고 한다. 이미 녹화된 영상을 재생할 때, 영상/음향기기 스위치(211)는 신호를 영상/음향기기 디코딩(207) 출력단말에 전환하여, 녹화된 영상을 볼 수 있게 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일종의 입체촬영 방법의 흐름도이다. 상기 입체촬영 방법의 절차는 아래와 같다.
절차S300은 횡방향의 거리가 40~100밀리미터인 위치에 두 개의 광학영상 렌즈를 장착하여, 사람 눈으로 가장되어 외부 광선을 접수한다.
절차S302는 두 개의 광학영상 렌즈의 뒷부분에 설치된 두 개의 평면반사경이 각각 두 개의 광학영상 렌즈에 의해 접수된 광선에 대하여 1차 반사를 진행시키고, 이어서 두 개의 평면반사경의 중간에 위치된 입체반사경은 1차 반사를 거친 광선에 대하여 2차 반사를 진행시킨다. 이는 두 개의 영상이 하나의 화면이 형성되는 평면에 병렬로 2차 반사된다.
절차S304는 상기 화면이 형성되는 평면에 단일 영상센서를 사용하여, 영상센서의 화면이 형성되는 평면은 2차 반사된 두 개의 병렬된 영상을 접수한다.
절차S306에서, 영상처리회로는 단일 영상센서의 영상데이터를 접수하고, 두개의 영상데이터로 분리시킨 후 각각 좌우 프레임버퍼에 저장한다.
절차S308에서, 영상처리회로는 좌우 프레임버퍼의 두 개의 영상데이터를 병합 및 처리를 진행하여 입체 영상을 형성시킨다. 처리를 거친 후 직접 병렬식(SIDE BY SIDE)영상이 형성되고, 또한 ‘프레임 바이 프레임영상’(FRAME BY FRAME), ‘필드 바이 필드영상’(FIELD BY FIELD), ‘라인 바이 라인영상’(LINE BY LINE), ‘도트 바이 도트영상’(DOT BY DOT) 등 형식의 영상도 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 일종의 입체촬영장치의 단일 영상센서의 화면이 형성되는 평면단면도이다. CCD/CMOS영상센서에서 화면이 형성되는 평면은 두 개의 출력하려는 영상의 폭의 합보다 더 넓다. 예를 들면 출력할 영상의 사이즈는 Ｍ×Ｎ, Ｍ은 폭이고, Ｎ은 높이일 때 CCD/CMOS영상센서의 화면이 형성되는 평면의 폭은 120％×2Ｍ보다 커야 한다. CCD/CMOS영상센서의 화면이 형성되는 평면에서 중심축을 대칭으로 양변에 영상이 형성된다. 즉 SIDE BY SIDE영상이 형성되고, 또한 교차되면 안 된다. 도 4에 도시된 바와 같이 영상은 Ｍ×Ｎ을 택한다. 또한 좌우에 각각 영상 폭의 10％내외 되는 간격(D)을 비운다.
본 발명은 전술한 실시예에 국한하지 않으며, 본 발명의 기술적사상과 범위에서 이탈되지 않는 한 본 발명에 관련된 여러 변형 및 개량형태는 모두 보호 범위 내에 포함된다.

Claims (10)

  1. 각각 사람 눈으로 가장하여 외부 광선을 접수하는 제 1 광학영상 렌즈(111)와 제 2 광학영상 렌즈(112); 및
    상기 제 1 광학영상 렌즈(111)와 상기 제 2 광학영상 렌즈(112)의 광선에 대하여 1차 반사를 진행시키는 제 1 평면반사경(114)과 제 2 평면반사경(115); 및
    상기 제 1 평면반사경(114)과 상기 제 2 평면반사경(115)의 중간에 위치되고, 또한 1차 반사의 광선에 대하여 2차 반사를 진행시키는 제 3 반사경(113); 및
    화면이 형성되는 평면에서 2차 반사의 광선을 접수하고, 또한 병렬된 두 개의 영상을 형성시키는 단일 영상센서(120); 및
    상기 영상센서의 영상신호를 접수 및 처리를 진행하여 입체 영상신호를 형성시키는 영상처리회로(130);가 포함되는 것을 특징으로 하는 일종의 입체촬영 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 광학영상 렌즈(111)와 상기 제 2 광학영상 렌즈(112)사이의 횡방향의 거리는 40~100밀리미터인 것을 특징으로 하는 일종의 입체촬영 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3 반사경(113)은 양면이고, 일정한 협각으로 배열된 반사경인 것을 특징으로 하는 일종의 입체촬영 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 단일 영상센서(120)는 CCD/CMOS영상 센서인 것을 특징으로 하는 일종의 입체촬영 장치.
  5. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 영상처리회로(130)는 영상데이터 수집회로(201), 좌로 프레임버퍼(202), 우로 프레임버퍼(203)과 영상포맷처리회로(204)가 포함되고;
    상기 영상데이터 수집회로(201)는 상기 영상센서(120)의 영상신호 데이터를 수집하여 두 개의 영상데이터로 분리시키며;
    상기 좌로 프레임버퍼(202)과 우로 프레임버퍼(203)은 각각 상기 영상데이터 수집회로(201)에 의해 분리된 두 개의 영상 데이터를 저장하며;
    상기 영상포맷처리회로(204)는 상기 좌로 프레임버퍼(202)과 우로 프레임버퍼(203)에 저장된 두 개의 영상 데이터를 병합하여 입체영상 데이터를 형성시키는 것을 특징으로 하는 일종의 입체촬영 장치.
  6. 일종의 입체촬영 방법의 절차에 있어서,
    S1. 횡 방향에 병렬로 상기 두 개의 광학영상 렌즈(111, 112)가 장착되어, 사람 눈으로 가장하여 외부 광선을 접수하며;
    S2. 상기 두 개의 평면반사경(114, 115)은 상기 두 개의 광학영상 렌즈(111, 112)에 의해 접수된 외부 광선에 대하여 1차 반사를 진행시키고, 두 개의 평면반사경의 중간에 위치된 제 3 반사경(113)은 2개의 1차 반사를 거친 광선에 대하여 2차 반사를 진행시키며;
    S3. 단일 영상센서(120)를 사용하여, 화면이 형성되는 평면에서 제 3 반사경에 의해 2차 반사된 광선을 접수하여 두 개의 병렬된 영상을 형성시키며;
    S4. 상기 단일 영상센서(120)에서 형성된 영상신호에 대한 처리를 거쳐 입체영상 신호를 형성시키는 것을 특징으로 하는 일종의 입체촬영 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 S1절차에서 두 개의 광학영상 렌즈(111, 112)사이의 횡방향의 거리는 40~100밀리미터인 것을 특징으로 하는 일종의 입체촬영 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제 3 반사경(113)은 양면이고, 일정한 협각으로 배열된 반사경인 것을 특징으로 하는 일종의 입체촬영 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 단일 영상센서(120)는 CCD/CMOS영상 센서인 것을 특징으로 하는 일종의 입체촬영 방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 S4절차에 있어서,
    S41. 단일 영상센서(120)에서 형성된 영상신호 데이터를 수집하며;
    S42. 상기 단일 영상센서(120)에서 형성된 영상신호 데이터를 수집한 후, 두 개의 영상데이터로 분리시키고, 동시에 각각 좌우 두 개의 프레임버퍼(202, 203)에 저장하며;
    S43. 상기 두 개의 프레임버퍼(202, 203)에 저장된 영상데이터를 병합하여 입체 영상데이터를 형성시키는; 절차가 더 포함되는 특징으로 하는 일종의 입체촬영 방법.
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