KR20110132835A - 원근왜곡 보정을 통한 영상대조 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원근왜곡 보정을 통한 영상대조 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 원근왜곡 보정을 통해 서로 다른 위치에서 촬영한 영상을 대조할 수 있도록 하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명의 영상 대조 방법은 다른 위치에서 특정 평면을 촬영한 여러 영상을 비교 또는 대조하고자 할 경우, 각 영상에서 원근 왜곡을 제거하여 그 평면을 정면에서 촬영한 것과 같은 영상으로 변환함으로써 여러 영상을 대조할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

원근왜곡 보정을 통한 영상대조 방법 및 장치{Method And Apparatus Contrasting Image Through Perspective Distortion Correction}

본 발명은 원근왜곡 보정을 통한 영상대조 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 원근왜곡 보정을 통해 서로 다른 위치에서 촬영한 영상을 대조할 수 있도록 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 문화체육관광부의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호:2008-F-030-02,과제명:방통융합형 Full 3D 복원 기술 개발(표준화연계)].

휴대폰, 스마트폰의 카메라, 디지털카메라 등이 널리 보급되면서 누구나 원하는 시간에 영상을 촬영할 수 있게 되었다. 이렇게 촬영된 영상은 동일한 물체를 촬영한 경우라도 촬영된 위치마다 원근왜곡이 다르게 발생하므로, 다른 물체를 촬영한 것처럼 보이기도 한다.

도 1은 영상 촬영시 발생하는 원근왜곡의 영향을 설명하기 위한 예시도 이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 10에서 20의 길이 30, 40에서 50의 길이 60은 원래 길이가 같다. 이러한 동일한 간격의 격자 무늬를 비스듬하게 촬영할 경우, 카메라에 가까운 30에 비해 카메라에서 거리가 먼 60이 더 짧게 촬영된 것을 확인할 수 있다. 또한, 원래 직각인 직선 70과 80의 사이 각 90이 촬영된 영상에서는 그 각을 유지하지 않음을 확인할 수 있다. 이와 같이 원근왜곡은 영상을 촬영할 때 카메라의 위치, 방향에 따라 다른 양상으로 나타난다.

영상을 대조하기 위해서는 평면을 정면에서 바라보는 위치에서 촬영한 영상으로 변환하는 것이 효율적이지만 이러한 기능을 수행하는 방법 또는 장치가 없었다.

한편, 종래의 영상처리 소프트웨어는 영상에 새로운 개체를 추가하여 새로운 영상으로 저장할 수는 있으나, 원근왜곡 보정 기능이 없기 때문에 영상 대조를 위한 목적에는 부적합한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출한 것으로서, 서로 다른 위치에서 촬영된 여러 영상들의 대조가 용이하도록 각 영상에 존재하는 원근왜곡을 보정하여 정면위치에서 촬영된 영상으로 변환하고, 대조 결과를 설명하기 위한 표식자와 문자를 추가한 영상을 생성하는 원근왜곡 보정을 통한 영상대조 방법 및 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 따른 원근왜곡 보정을 통한 영상대조 장치는 대조할 영상과, 상기 영상에 대응되는 원근 왜곡 보정 정보를 입력받는 입력부; 및 상기 원근 왜곡 보정 정보를 이용하여 상기 왜곡 정보 영상에서 상기 영상으로의 변환 행렬을 계산하고, 계산된 변환을 이용하여 상기 영상에서 상기 왜곡 보정 영상의 각 화소에 대응되는 좌표를 계산하며, 계산된 상기 좌표를 반영하고, 색상을 샘플링하여 상기 왜곡 보정 영상을 생성하는 원근 왜곡 보정부를 포함한다. 이때, 상기 변환 행렬은 상기 영상에서 지정된 점과, 상기 지정된 점에 대응되는 왜곡 보정 영상에서의 점의 좌표값을 이용하거나, 상기 영상에 촬상된 물체의 기하정보를 이용하여 계산할 수 있다. 예컨대, 상기 영상에 촬상된 물체가 직사각형이라거나, 찰상된 물체에 동일한 각도 부분이 반복되어 나타나는 등의 기하정보가 상기 변환 행렬 계산에 이용될 수 있다.

본 발명의 다른 면에 따른 원근왜곡 보정을 통한 영상대조 방법은 대조할 영상과, 상기 영상에 대응되는 원근 왜곡 보정 정보를 입력받는 단계; 상기 원근 왜곡 보정 정보를 이용하여 상기 왜곡 보정 영상에서 상기 영상으로의 변환 행렬을 계산하는 단계; 계산된 상기 변환 행렬을 이용하여 상기 영상에서 상기 왜곡 보정 영상의 각 화소에 대응되는 좌표를 계산하는 단계; 및 계산된 상기 좌표를 반영하고, 색상을 샘플링하여 상기 왜곡 보정 영상을 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 영상 촬영시에 발생하는 원근 투영 왜곡을 제거할 수 있고, 촬상된 물체의 원래 각도와, 가로, 세로의 길이 비를 복구할 수 있어서, 별도의 도구 없이 육안으로 물체의 유사성을 쉽게 판단할 수 있도록 하는 효과가 있다.

특히 대조 결과를 영상에 표시함으로써 쉽게 결과 보고서를 작성할 수 있도록 하는 이점이 있다.

도 1은 영상 촬영시 발생하는 원근왜곡의 영향을 설명하기 위한 예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상대조 방법을 수행하는 영상대조 장치를 설명한 블럭도.
도 3 및 도 4는 원근보정을 설명한 예시도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 원근왜곡 보정을 통한 영상대조 방법을 설명한다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상대조 방법을 수행하는 영상대조 장치를 설명하기 위한 블럭도이고, 도 3 및 도 4는 원근보정을 설명하기 위한 예시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 영상대조 장치는 영상 입력부(100), 보정 정보 입력부(200), 원근 왜곡 보정부(300), 실측부(410), 영상 처리부(420), 중첩부(430), 마커 표시부(500), 화면 표시부(600) 및 결과 영상 저장부(700)를 포함하며, 비교대상이 되는 영상에 나타나는 원근 왜곡 보정을 통해 촬상된 물체의 원래 각도와 길이 비를 복구하고, 영상 처리를 통해 사용자가 여러 영상을 대조할 수 있도록 하는 장치이다.

즉, 본 발명은 복수의 영상(영상 A, 영상 B, 영상 C 등)에 물체 A가 촬영된 경우, 물체 A를 쉽게 비교하거나 대조할 수 있도록 복수의 영상을 처리하여(각 영상에서 원근 왜곡을 보정하여) 제공하는 장치이다.

영상 입력부(100)는 복수의 영상에서 촬영된 물체의 유사한 점을 사용자가 알아볼 수 있도록 하기 위해서, 도 3에 도시된 바와 같이, 대조할 영상을 입력받는다. 이러한 영상 입력부(100)는 대조할 영상을 사용자에 의해 입력받을 수 있고, 컴퓨터의 로컬 하드 디스크, 이동식 디스크, 이동식 메모리, 또는 네트워크를 통해 연결된 원격 컴퓨터로부터 직접 가져올 수도 있다.

보정 정보 입력부(200)는 원근 왜곡 보정을 위한 정보, 즉 입력된 영상에 대응되는 원근 왜곡 보정을 위한 정보를 사용자로부터 입력받는다.

원근 왜곡 보정을 위한 정보로는 주로 직사각형 정보가 입력되는데, 원근 왜곡 보정부(300)는 입력된 직사각형 정보를 이용하여, 즉 입력된 영상의 특정 부분에서 각도가 동일한 부분을 이용하여 원근 왜곡 보정을 할 수 있다. 이때, 원근 왜곡 보정을 위한 정보로 실제 물체의 가로, 세로의 길이 비가 입력되면, 원근 왜곡 보정부(300)는 각도뿐만 아니라 길이 비도 원래의 값으로 복원할 수 있다.

이처럼, 원근 왜곡 보정부(300)는 도 4에 도시된 바와 같이, 입력된 정보를 바탕으로 원근 왜곡이 제거된 영상을 생성한다. 예컨대, 원근 왜곡 보정부(300)는 원근 왜곡 보정을 위해 사용자에 의해 지정된 입력 영상의 점과 기준 보정 영상의 점의 좌표값을 이용하여 입력 영상에서 왜곡 보정 영상으로의 호모그래피(homography) 변환 행렬을 계산하고, 계산된 호모그래피 행렬의 역행렬을 이용하여 기준 보정 영상의 각 화소에 대한 입력 영상에서의 좌표를 계산하며, 입력 영상에서 색상을 이중 선형 보간법(bilinear interpolation) 등과 같은 방법으로 샘플링하여 왜곡 보정 영상을 생성한다.

여기서 왜곡 보정 영상은 서로 다른 위치에서 촬영된 입력 영상에서 특정 평면에 존재하는 원근 왜곡을 보정 하여 특정 평면의 정면에서 촬영한 영상으로 변환시킨 영상이다.

실측부(410)는 생성된 왜곡 보정 영상에서 촬영된 물체의 특정 부분의 각도와 길이 비등을 측정할 수 있다. 특히, 사용자에 의해 실제 길이 비가 보정 정보 입력부(200)를 통해 입력되면, 실측부(410)는 입력된 실제 길이 비를 근거로 왜곡 보정 영상에서 실제 길이를 측정할 수 있다.

영상 처리부(420)는 사용자가 영상 대조를 쉽게 할 수 있도록 영상의 색상, 기하 등을 변환한다. 예컨대, 영상 처리부(420)는 영상 회전, 확대/축소, 이동 등의 변환이 가능하도록 하며, 촬영된 물체의 크기 차이가 촬영된 물체의 크기 비율로 확인될 수 있도록 한다.

또한, 영상 처리부(420)는 동일한 물체이더라도 촬영 당시의 광원 상태와 카메라 기종에 따라 카메라 센서가 색상을 다르게 감지할 수 있으므로, 색상(Hue), 명도(Lightness), 채도(Saturation)를 조절하여 비슷한 색상의 영상으로 변환하여 사용자가 영상 대조를 쉽게 할 수 있도록 돕는다.

중첩부(430)는 대조할 영상들을 반투명하게 중첩하여 유사부분을 비교한다. 예컨대, 중첩부(430)는 입력 영상들을 반투명하게 겹쳐서 영상을 상하좌우로 이동하면서 유사부분을 자세하게 비교할 수 있도록 한다.

실측부(410), 영상 처리부(420), 중첩부(430)를 통해 영상을 대조하고, 그 결과를 마커 표시부(500)를 통해 영상에 입력한다.

마커 표시부(500)는 영상을 대조한 결과로 알 수 있는 사항들을 문자열, 도형 등을 통해 영상에 표시한다. 예컨대, 마커 표시부(500)는 촬영된 물체의 특정 부분을 원, 사각형 등의 도형으로 표시하고, 대조에 대한 판단을 문자열로 입력하거나, 보고서 작성을 위해 참고 번호를 입력할 수 있다.

화면 표시부(600)는 대조 결과를 화면에 보여준다. 예컨대, 화면 표시부(600)는 전술한 작업을 사용자에게 보여준다.

결과 영상 저장부(700)는 대조 결과를 영상 파일로 저장한다. 예컨대, 결과 영상 저장부(700)는 결과를 영상으로 저장하여 컴퓨터의 하드디스크, 외장형 저장 매체에 저장하거나, 원격지의 컴퓨터에 네트워크를 통해 전송할 수 있다.

이렇게 함으로써, 본 발명은 영상 촬영시에 발생하는 원근 투영 왜곡을 제거할 수 있고, 촬상된 물체의 원래 각도와, 가로, 세로의 길이 비를 복구할 수 있어서 별도의 도구 없이 육안으로 물체의 유사성을 판단할 수 있도록 하며, 특히 대조 결과를 영상에 표시함으로써 쉽게 결과 보고서를 작성할 수 있도록 하는 이점이 있다.

이상 바람직한 실시예와 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 관해 구체적으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 영상 입력부 200 : 보정 정보 입력부
300 : 원근 왜곡 보정부 410 : 실측부
420 : 영상 처리부 430 : 중첩부
500 : 마커 표시부 600 : 화면 표시부
700 : 결과 영상 저장부

Claims (1)

1. 대조할 영상과, 상기 영상에 대응되는 원근 왜곡 보정 정보를 입력받는 단계;
   상기 원근 왜곡 보정 정보를 이용하여 상기 왜곡 보정 영상에서 상기 영상으로의 변환 행렬을 계산하는 단계;
   계산된 상기 변환 행렬을 이용하여 상기 영상에서 상기 왜곡 보정 영상의 각 화소에 대응되는 좌표를 계산하는 단계; 및
   계산된 상기 좌표를 반영하고, 색상을 샘플링하여 상기 왜곡 보정 영상을 생성하는 단계
   를 포함하는 원근왜곡 보정을 통한 영상대조 방법.

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