KR20120138227A - Apparatus and method for generating hologram - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A hologram generating apparatus and a method thereof are provided to implement real time video hologram generation by using a lockup table having small amount of a memory. CONSTITUTION: A two-dimensional PFP(Principle Fringe Pattern) reconstructing unit(110) reconstructs a two-dimensional PFP about a depth plane obtained from a target by using one-dimensional sub PFPs(Principle Fringe Patterns) stored in an LUT(LookUp Table). A hologram information generator(120) generates hologram information by using a pre-CGH(pre-Computer Graphic Hologram) pattern. A hologram generator(130) generates a hologram related to the target by using the generating hologram information. [Reference numerals] (110) Two-dimensional PFP reconstructing unit; (120) Hologram information generator; (130) Hologram generator; (140) Power source unit; (150) Main control unit

Description

홀로그램 생성 장치 및 방법{Apparatus and method for generating hologram}Apparatus and method for generating hologram

본 발명은 홀로그램 생성 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 룩업 테이블(LUT; Look-Up Table)을 이용한 홀로그램 생성 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hologram generating device and method. More specifically, the present invention relates to a hologram generating apparatus and method using a look-up table (LUT).

최근 3차원 영상과 영상 재생 기술에 관한 연구들이 활발히 진행되고 있으며, 시각 정보의 수준을 한 차원 높여주는 새로운 개념의 실감 영상 미디어로서 차세대 디스플레이가 개발될 것으로 예상되고 있다. 또한, 3차원 영상은 2차원 영상 보다 실감 있고 자연스러우며 보다 인간이 느끼는 현실에 가까워 3차원 영상에 대한 수요가 증가하고 있다.Recently, researches on 3D image and image reproduction technology are being actively conducted, and it is expected that the next generation display will be developed as a new concept of realistic image media that raises the level of visual information. In addition, the demand for 3D images is increasing because 3D images are more realistic, natural, and closer to the reality that humans feel.

이러한 3차원 영상 관련 기술 중에서 홀로그래피 방식은 홀로그래피에 광을 비추면 관측자는 홀로그래피의 전면으로부터 일정한 거리를 두고 떨어져 홀로그래피를 바라보면서 허상의 입체 영상을 관측하게 되는 방식이다.Among the 3D image related technologies, the holography method is a method in which a viewer observes a virtual image of a virtual image while looking at the holography at a certain distance away from the front of the holography.

홀로그래피 방식은 레이저를 이용하여 제작한 홀로그래피를 관측시 특수 안경을 장착하지 않고도 실물과 똑같은 입체 영상을 느낄 수 있는 방식이다. 따라서 홀로그래피 방식은 입체감이 뛰어나며 인간이 피로감이 없이 3차원 영상을 느끼는 가장 이상적인 방식이라고 알려져 있다.The holography method is a method of observing holography produced using a laser, and it is possible to feel the same stereoscopic image as the real one without wearing special glasses. Therefore, the holography method is known to be the most ideal way to feel the three-dimensional image without the fatigue and excellent stereoscopic feeling.

일반적으로 홀로그램 패턴을 계산할 때 빛의 회절을 계산하는 레이 트레이싱(Ray-tracing) 방법이 주로 사용된다. 이때 대상 물체는 점들의 집합으로 보고 각각의 점들에 대한 홀로그램 패턴을 계산하여 합산한다. 하지만 이 방법은 많은 계산량으로 인하여 실시간적인 재생이 어려운 문제점이 있다.Generally, a ray-tracing method that calculates the diffraction of light is mainly used when calculating the hologram pattern. In this case, the target object is regarded as a set of points and the hologram pattern for each point is calculated and added. However, this method has a problem that it is difficult to reproduce in real time due to a large amount of computation.

이러한 문제점을 극복하기 위하여, 룩업 테이블(LUT; Look-up Table)을 이용하여 홀로그램을 계산하는 방법이 제안되었다. 이 방법은 가능한 영역에 대한 모든 포인트의 요소 프린지를 모두 미리 계산해놓은 후에, 홀로그램을 계산할 때 대상 물체의 포인트에 해당하는 요소 프린지들을 불러내어 합산하여 실시간 처리가 가능하도록 하였다. 하지만 이 방법은 오브젝트 영역의 크기가 커질수록 필요로 하는 요소 프린지의 수가 많아지게 되고, 결국 룩업 테이블의 크기가 너무 커지게 되는 문제점이 있다.In order to overcome this problem, a method of calculating a hologram using a look-up table (LUT) has been proposed. This method calculates all the element fringes of all points for the possible area in advance, and then, when calculating the hologram, retrieves and sums the element fringes corresponding to the point of the object to enable real-time processing. However, this method has a problem in that as the size of the object area increases, the number of element fringes required increases, and thus the size of the lookup table becomes too large.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 메모리 용량이 감소된 룩업 테이블을 이용한 홀로그램 생성 장치 및 방법을 제안함을 목적으로 한다. 본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to propose a hologram generating apparatus and method using a look-up table with reduced memory capacity. Technical problems other than the present invention will be easily understood through the following description.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 룩업 테이블에 저장된 1차원 서브(sub) PFP(Principle Fringe Pattern)들을 이용하여 타겟으로부터 얻은 각 깊이 평면에 대하여 2차원 PFP를 복원하는 2차원 PFP 복원부; 복원된 2차원 PFP에 기반한 프리 CGH(pre-Computer Graphic Hologram) 패턴을 이용하여 홀로그램 정보를 생성하는 홀로그램 정보 생성부; 및 생성된 홀로그램 정보를 이용하여 상기 타겟과 관련된 홀로그램을 생성하는 홀로그램 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 장치를 제안한다.The present invention has been made to achieve the above object, a two-dimensional PFP for restoring the two-dimensional PFP for each depth plane obtained from the target using the one-dimensional sub-Principal Fringe Pattern (PFP) stored in the look-up table Restoring unit; A hologram information generation unit generating hologram information using a pre-computer graphic hologram (CGH) pattern based on the restored two-dimensional PFP; And a hologram generator for generating a hologram related to the target by using the generated hologram information.

바람직하게는, 상기 2차원 PFP 복원부는 상기 2차원 PFP를 복원할 때 상기 1차원 서브 PFP로 하나의 변수를 가지는 PFP 또는 미리 선택된 삼각함수를 포함하는 PFP를 이용한다.Preferably, the 2D PFP reconstructor uses a PFP having one variable or a preselected trigonometric function as the 1D sub PFP when restoring the 2D PFP.

바람직하게는, 상기 2차원 PFP 복원부는 복원하려는 2차원 PFP의 크기나 영역을 결정하고 결정된 크기나 영역을 기초로 2차원 PFP를 복원한다.Preferably, the 2D PFP reconstruction unit determines the size or area of the 2D PFP to be reconstructed and restores the 2D PFP based on the determined size or area.

바람직하게는, 상기 2차원 PFP 복원부는 복원하려는 2차원 PFP의 크기를 결정할 때 상기 경계점의 좌표, 상기 3차원 동영상에서 픽셀들 간의 간격, 및 상기 3차원 동영상의 해상도를 이용한다.Preferably, the 2D PFP reconstructor uses the coordinates of the boundary point, the spacing between pixels in the 3D video, and the resolution of the 3D video when determining the size of the 2D PFP to be reconstructed.

바람직하게는, 상기 홀로그램 정보 생성부는, 복원된 2차원 PFP 내에서 적어도 두개의 지점들을 선택하는 지점 선택부; 선택된 지점들 중 하나의 지점을 좌표 이동시켜 위치 이동된 2차원 PFP를 획득하는 위치 변화 PFP 획득부; 선택된 모든 지점들에 대하여 위치 이동된 2차원 PFP들이 획득되면 획득된 2차원 PFP들을 결합시키는 PFP 결합부; 및 결합된 2차원 PFP들로부터 미리 정해진 크기의 프리 CGH 패턴을 추출하여 상기 홀로그램 정보를 생성하는 CGH 패턴 기반 홀로그램 정보 생성부를 포함한다.Preferably, the hologram information generation unit, a point selection unit for selecting at least two points in the reconstructed two-dimensional PFP; A position change PFP acquisition unit which acquires a two-dimensional PFP that is moved by coordinates one of the selected points; A PFP combiner for combining the obtained two-dimensional PFPs when the two-dimensional PFPs which are moved relative to all selected points are obtained; And a CGH pattern-based hologram information generator for generating the hologram information by extracting a pre-CGH pattern having a predetermined size from the combined two-dimensional PFPs.

바람직하게는, 상기 CGH 패턴 기반 홀로그램 정보 생성부는 상기 미리 정해진 크기의 프리 CGH 패턴으로 상기 선택된 모든 지점들을 포함하는 프리 CGH 패턴을 추출한다.Preferably, the CGH pattern-based hologram information generator extracts a pre CGH pattern including all the selected points as the pre CGH pattern having the predetermined size.

바람직하게는, 상기 홀로그램 생성 장치는 각 2차원 PFP를 복수개의 1차원 서브 PFP들로 분리하고, 분리된 1차원 서브 PFP들을 이용하여 상기 룩업 테이블을 생성하는 룩업 테이블 생성부를 더욱 포함한다.Preferably, the hologram generating apparatus further includes a lookup table generator that separates each two-dimensional PFP into a plurality of one-dimensional sub-PFPs and generates the look-up table using the separated one-dimensional sub-PFPs.

바람직하게는, 상기 홀로그램 생성 장치는 상기 타겟의 3차원 정보를 추출하며, 상기 3차원 정보로 상기 타겟의 깊이 정보와 밝기 정보를 추출하는 3차원 정보 추출부를 더욱 포함한다.Preferably, the hologram generating apparatus further includes a three-dimensional information extraction unit for extracting the three-dimensional information of the target, and extracts the depth information and the brightness information of the target as the three-dimensional information.

바람직하게는, 상기 홀로그램 생성 장치는 상기 깊이 정보에 기초한 각 깊이 평면에 위치하는 경계점의 좌표를 추출하는 경계점 좌표 추출부를 더욱 포함한다.Preferably, the hologram generating apparatus further includes a boundary point coordinate extraction unit for extracting coordinates of the boundary point located in each depth plane based on the depth information.

또한 본 발명은 룩업 테이블에 저장된 1차원 서브(sub) PFP(Principle Fringe Pattern)들을 이용하여 타겟으로부터 얻은 각 깊이 평면에 대하여 2차원 PFP를 복원하는 2차원 PFP 복원 단계; 복원된 2차원 PFP에 기반한 프리 CGH(pre-Computer Graphic Hologram) 패턴을 이용하여 홀로그램 정보를 생성하는 홀로그램 정보 생성 단계; 및 생성된 홀로그램 정보를 이용하여 상기 타겟과 관련된 홀로그램을 생성하는 홀로그램 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 방법을 제안한다.In addition, the present invention is a two-dimensional PFP reconstruction step for reconstructing the two-dimensional PFP for each depth plane obtained from the target by using the one-dimensional sub PFP (Principle Fringe Pattern) stored in the lookup table; Hologram information generation step of generating hologram information using a pre-computer graphic hologram (CGH) pattern based on the reconstructed two-dimensional PFP; And a hologram generation step of generating a hologram related to the target by using the generated hologram information.

바람직하게는, 상기 2차원 PFP 복원 단계는 상기 2차원 PFP를 복원할 때 상기 1차원 서브 PFP로 하나의 변수를 가지는 PFP 또는 미리 선택된 삼각함수를 포함하는 PFP를 이용한다.Preferably, the two-dimensional PFP reconstruction step uses a PFP having one variable or a preselected trigonometric function as the one-dimensional sub-PFP when restoring the two-dimensional PFP.

바람직하게는, 상기 2차원 PFP 복원 단계는 복원하려는 2차원 PFP의 크기나 영역을 결정하고 결정된 크기나 영역을 기초로 2차원 PFP를 복원한다.Preferably, the step of restoring the two-dimensional PFP determines the size or area of the two-dimensional PFP to be restored and restores the two-dimensional PFP based on the determined size or area.

바람직하게는, 상기 2차원 PFP 복원 단계는 복원하려는 2차원 PFP의 크기를 결정할 때 상기 경계점의 좌표, 상기 3차원 동영상에서 픽셀들 간의 간격, 및 상기 3차원 동영상의 해상도를 이용한다.Preferably, the 2D PFP reconstruction step uses the coordinates of the boundary point, the spacing between pixels in the 3D video, and the resolution of the 3D video when determining the size of the 2D PFP to be reconstructed.

바람직하게는, 상기 홀로그램 정보 생성 단계는, 복원된 2차원 PFP 내에서 적어도 두개의 지점들을 선택하는 지점 선택 단계; 선택된 지점들 중 하나의 지점을 좌표 이동시켜 위치 이동된 2차원 PFP를 획득하는 위치 변화 PFP 획득 단계; 선택된 모든 지점들에 대하여 위치 이동된 2차원 PFP들이 획득되면 획득된 2차원 PFP들을 결합시키는 PFP 결합 단계; 및 결합된 2차원 PFP들로부터 미리 정해진 크기의 프리 CGH 패턴을 추출하여 상기 홀로그램 정보를 생성하는 CGH 패턴 기반 홀로그램 정보 생성 단계를 포함한다.Advantageously, the step of generating hologram information comprises: a point selecting step of selecting at least two points in the reconstructed two-dimensional PFP; A position change PFP obtaining step of obtaining a positionally shifted two-dimensional PFP by coordinate shifting one of the selected points; A PFP combining step of combining the obtained two-dimensional PFPs when the two-dimensional PFPs which are moved relative to all selected points are obtained; And generating the hologram information by extracting a pre CGH pattern having a predetermined size from the combined two-dimensional PFPs.

바람직하게는, 상기 CGH 패턴 기반 홀로그램 정보 생성 단계는 상기 미리 정해진 크기에 부합하는 프리 CGH 패턴으로 상기 선택된 모든 지점들을 포함하는 프리 CGH 패턴을 추출한다.Preferably, the CGH pattern-based hologram information generating step extracts a pre CGH pattern including all the selected points as a pre CGH pattern corresponding to the predetermined size.

바람직하게는, 상기 2차원 PFP 복원 단계 이전에, 각 2차원 PFP를 복수개의 1차원 서브 PFP들로 분리하고, 분리된 1차원 서브 PFP들을 이용하여 상기 룩업 테이블을 생성하는 룩업 테이블 생성 단계를 더욱 포함한다.Preferably, prior to the 2D PFP reconstruction step, a step of generating a lookup table that separates each 2D PFP into a plurality of 1D sub PFPs and generates the lookup table using the separated 1D sub PFPs. Include.

바람직하게는, 상기 룩업 테이블 생성 단계와 상기 2차원 PFP 복원 단계 사이에, 상기 타겟의 3차원 정보를 추출하며 상기 3차원 정보로 상기 타겟의 깊이 정보와 밝기 정보를 추출하는 3차원 정보 추출 단계를 더욱 포함한다.Preferably, a three-dimensional information extraction step between the look-up table generation step and the two-dimensional PFP reconstruction step, extracting the three-dimensional information of the target and extracting the depth information and the brightness information of the target with the three-dimensional information; It includes more.

바람직하게는, 상기 3차원 정보 추출 단계와 상기 2차원 PFP 복원 단계 사이에, 상기 깊이 정보에 기초한 각 깊이 평면에 위치하는 경계점의 좌표를 추출하는 경계점 좌표 추출 단계를 더욱 포함한다.Preferably, the method further includes a boundary point coordinate extraction step for extracting coordinates of boundary points located in each depth plane based on the depth information between the three-dimensional information extraction step and the two-dimensional PFP reconstruction step.

본 발명은 메모리 용량이 감소된 룩업 테이블을 이용한 홀로그램 생성 장치 및 방법을 제안함으로써 다음 효과를 얻을 수 있다. 첫째, 실시간 동영상 홀로그램 재생이 가능해진다. 둘째, 실시간으로 3차원 영상을 생성하는 것이 가능해진다.According to the present invention, the following effects can be obtained by proposing a hologram generating apparatus and method using a lookup table having a reduced memory capacity. First, real-time video hologram playback becomes possible. Second, it becomes possible to generate a three-dimensional image in real time.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그램 생성 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 홀로그램 정보 생성부의 내부 구성을 구체적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 홀로그램 생성 장치에 추가되는 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 홀로그래피 기법을 이용하여 3차원 정보를 획득하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 생성 방법의 개념도이다.
도 6은 한 쌍의 1-D sub-PFP와 이를 이용하여 복구된 2-D PFP를 도시한 도면이다.
도 7은 자동차 영상으로부터 얻은 밝기 영상과 깊이 영상을 도시한 도면이다.
도 8은 PFP의 해상도에 따른 2-D PFP 복구에 걸리는 시간을 도시한 그래프이다.
도 9는 2-D PFP의 크기를 최소화하는 절차를 도시한 개념도이다.
도 10은 외곽 좌표 추출 및 복구된 2-D PFP를 도시한 도면이다.
도 11은 제안된 방법을 이용한 홀로그램 생성 절차를 도시한 개념도이다.
도 12는 제안된 방법을 이용하여 생성된 홀로그램 패턴의 복원 영상을 도시한 도면이다.
도 13은 홀로그램 파라미터에 따른 각각의 방식에서의 메모리 크기를 도시한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그램 생성 방법을 도시한 흐름도이다.
1 is a block diagram schematically showing a hologram generating device according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating in detail the internal configuration of the hologram information generating unit illustrated in FIG. 1.
3 is a block diagram schematically illustrating a configuration added to the hologram generating device illustrated in FIG. 1.
4 is a reference diagram for explaining a method of acquiring 3D information using a holography technique.
5 is a conceptual diagram of a hologram generating method according to an embodiment of the present invention.
6 illustrates a pair of 1-D sub-PFPs and a 2-D PFP recovered using the same.
7 illustrates a brightness image and a depth image obtained from a car image.
8 is a graph showing the time taken for 2-D PFP recovery according to the resolution of the PFP.
9 is a conceptual diagram illustrating a procedure for minimizing the size of 2-D PFP.
FIG. 10 is a diagram illustrating 2-D PFP with outer coordinates extracted and recovered.
11 is a conceptual diagram illustrating a hologram generation procedure using the proposed method.
12 illustrates a reconstructed image of a hologram pattern generated using the proposed method.
13 is a graph showing the memory size in each scheme according to the hologram parameter.
14 is a flowchart illustrating a hologram generating method according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기에 앞서 홀로그래피 기법을 이용하여 3차원 정보 획득하는 일반적인 원리 및 시스템에 대해서 먼저 설명하기로 한다.In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. In addition, before describing the preferred embodiments of the present invention in detail, a general principle and system for obtaining three-dimensional information using holography techniques will be described.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그램 생성 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 1에 따르면, 홀로그램 생성 장치(100)는 2차원 PFP(Principle Fringe Pattern) 복원부(110), 홀로그램 정보 생성부(120), 홀로그램 생성부(130), 전원부(140) 및 주제어부(150)를 포함한다.1 is a block diagram schematically showing a hologram generating device according to a preferred embodiment of the present invention. According to FIG. 1, the hologram generating apparatus 100 includes a two-dimensional PFP (Principle Fringe Pattern) restoring unit 110, a hologram information generating unit 120, a hologram generating unit 130, a power supply unit 140, and a main control unit 150. ).

2차원 PFP 복원부(110)는 룩업 테이블에 저장된 1차원 서브(sub) PFP들을 이용하여 타겟으로부터 얻은 각 깊이 평면에 대하여 2차원 PFP를 복원하는 기능을 수행한다.The 2D PFP reconstructor 110 restores the 2D PFP for each depth plane obtained from the target by using 1D sub PFPs stored in the lookup table.

2차원 PFP 복원부(110)는 2차원 PFP를 복원할 때 1차원 서브 PFP로 하나의 변수를 가지는 PFP 또는 미리 선택된 삼각함수를 포함하는 PFP를 이용할 수 있다.When the 2D PFP restoration unit 110 restores the 2D PFP, the 2D PFP restoration unit 110 may use a PFP having one variable or a PFP including a preselected trigonometric function as a 1D sub-PFP.

2차원 PFP 복원부(110)는 복원하려는 2차원 PFP의 크기나 영역을 결정하고 결정된 크기나 영역을 기초로 2차원 PFP를 복원할 수 있다. 이때, 2차원 PFP 복원부(110)는 복원하려는 2차원 PFP의 크기를 결정할 때 경계점의 좌표, 3차원 영상에서 픽셀들 간의 간격, 및 3차원 영상의 해상도를 이용할 수 있다.The 2D PFP restoration unit 110 may determine the size or area of the 2D PFP to be restored and restore the 2D PFP based on the determined size or area. In this case, when determining the size of the 2D PFP to be restored, the 2D PFP reconstructor 110 may use the coordinates of the boundary point, the spacing between the pixels in the 3D image, and the resolution of the 3D image.

홀로그램 정보 생성부(120)는 복원된 2차원 PFP에 기반한 프리 CGH(pre-Computer Graphic Hologram) 패턴을 이용하여 홀로그램 정보를 생성하는 기능을 수행한다.The hologram information generation unit 120 performs a function of generating hologram information using a pre-computer graphic hologram (CGH) pattern based on the restored two-dimensional PFP.

홀로그램 정보 생성부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 지점 선택부(121), 위치 변화 PFP 획득부(122), PFP 결합부(123), 및 CGH 패턴 기반 홀로그램 정보 생성부(124)를 포함할 수 있다. 도 2는 도 1에 도시된 홀로그램 정보 생성부의 내부 구성을 구체적으로 도시한 블록도이다.As illustrated in FIG. 2, the hologram information generating unit 120 includes a point selector 121, a position change PFP obtainer 122, a PFP combiner 123, and a CGH pattern-based hologram information generator 124. It may include. FIG. 2 is a block diagram illustrating in detail the internal configuration of the hologram information generating unit illustrated in FIG. 1.

지점 선택부(121)는 복원된 2차원 PFP 내에서 적어도 두개의 지점들을 선택하는 기능을 수행한다.The point selector 121 selects at least two points in the restored two-dimensional PFP.

위치 변화 PFP 획득부(122)는 선택된 지점들 중 하나의 지점을 좌표 이동시켜 위치 이동된 2차원 PFP를 획득하는 기능을 수행한다.The position change PFP acquisition unit 122 performs a function of acquiring a positionally shifted two-dimensional PFP by coordinate shifting one of the selected points.

PFP 결합부(123)는 선택된 모든 지점들에 대하여 위치 이동된 2차원 PFP들이 획득되면 획득된 2차원 PFP들을 결합시키는 기능을 수행한다.The PFP combiner 123 performs a function of combining the obtained two-dimensional PFPs when the two-dimensional PFPs which are moved relative to all selected points are obtained.

CGH 패턴 기반 홀로그램 정보 생성부(124)는 결합된 2차원 PFP들로부터 미리 정해진 크기의 프리 CGH 패턴을 추출하여 홀로그램 정보를 생성하는 기능을 수행한다. CGH 패턴 기반 홀로그램 정보 생성부(124)는 미리 정해진 크기의 프리 CGH 패턴으로 선택된 모든 지점들을 포함하는 프리 CGH 패턴을 추출할 수 있다.The CGH pattern-based hologram information generator 124 extracts a pre-CGH pattern having a predetermined size from the combined two-dimensional PFPs to generate hologram information. The CGH pattern-based hologram information generator 124 may extract a pre CGH pattern including all points selected as a pre CGH pattern having a predetermined size.

홀로그램 생성부(130)는 생성된 홀로그램 정보를 이용하여 타겟과 관련된 홀로그램을 생성하는 기능을 수행한다.The hologram generator 130 generates a hologram related to the target by using the generated hologram information.

전원부(140)는 홀로그램 생성 장치(100)를 구성하는 각 구성부에 전원을 공급하는 기능을 수행한다.The power supply unit 140 performs a function of supplying power to each component constituting the hologram generating device 100.

주제어부(150)는 홀로그램 생성 장치(100)를 구성하는 각 구성부의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다.The main controller 150 performs a function of controlling the overall operation of each component constituting the hologram generating device 100.

홀로그램 생성 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 룩업 테이블 생성부(160), 3차원 정보 추출부(170) 및 경계점 좌표 추출부(180)를 더욱 포함할 수 있다. 도 3은 도 1에 도시된 홀로그램 생성 장치에 추가되는 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.As illustrated in FIG. 3, the hologram generating apparatus 100 may further include a lookup table generator 160, a 3D information extractor 170, and a boundary point coordinate extractor 180. 3 is a block diagram schematically illustrating a configuration added to the hologram generating device illustrated in FIG. 1.

룩업 테이블 생성부(160)는 룩업 테이블을 생성하는 기능을 수행한다. 룩업 테이블 생성부(160)는 각 2차원 PFP를 복수개의 1차원 서브 PFP들로 분리하고, 분리된 1차원 서브 PFP들을 이용하여 룩업 테이블을 생성할 수 있다.The lookup table generator 160 performs a function of generating a lookup table. The lookup table generator 160 may divide each two-dimensional PFP into a plurality of one-dimensional sub-PFPs and generate a lookup table using the separated one-dimensional sub-PFPs.

3차원 정보 추출부(170)는 타겟의 3차원 정보를 추출하는 기능을 수행한다. 3차원 정보 추출부(170)는 타겟의 3차원 정보로 타겟의 깊이 정보와 밝기 정보를 추출할 수 있다.The 3D information extractor 170 performs a function of extracting 3D information of the target. The 3D information extractor 170 may extract depth information and brightness information of the target as 3D information of the target.

경계점 좌표 추출부(180)는 깊이 정보에 기초한 각 깊이 평면에 위치하는 경계점의 좌표를 추출하는 기능을 수행한다.The boundary point coordinate extractor 180 performs a function of extracting coordinates of the boundary point located in each depth plane based on the depth information.

다음으로, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 홀로그램 생성 장치(100)를 일실시예를 들어 설명한다. 도 4는 홀로그래피 기법을 이용하여 3차원 정보를 획득하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다. 이하 설명은 도 4를 참조한다.Next, the hologram generating apparatus 100 described with reference to FIGS. 1 to 3 will be described with reference to one embodiment. 4 is a reference diagram for explaining a method of acquiring 3D information using a holography technique. The following description refers to FIG. 4.

홀로그램의 원리는 레이저에서 나온 광선을 2개로 나눠 하나의 광선은 직접 스크린을 비추게 하고, 다른 하나의 광선은 대상 물체에 비추는 것이다. 이때 직접 스크린을 비추는 광선을 기준파(reference wave; 참조광)라고 하고, 물체를 비추는 광선을 물체파(object wave)라고 한다.The principle of the hologram is to split the beam from the laser into two, so that one beam shines directly on the screen and the other beam shines on the object. In this case, a light beam that directly shines on the screen is called a reference wave, and a light beam that shines on an object is called an object wave.

물체파는 물체의 각 표면에서 반사돼 나오는 광선이므로 물체 표면에서부터 스크린까지의 거리에 따라 위상차가 각각 다르게 나타난다. 이때 변형되지 않은 기준파가 물체파와 간섭을 일으키며 생성한 간섭 무늬가 스크린에 저장된다. 이러한 간섭 무늬가 저장된 필름을 홀로그램이라고 한다.The object wave is the light reflected from each surface of the object, so the phase difference is different depending on the distance from the object surface to the screen. In this case, the unmodified reference wave interferes with the object wave and the generated interference fringe is stored on the screen. Films in which such interference fringes are stored are called holograms.

컴퓨터적으로 생성한 홀로그램(CGH; Computer Generated Hologram, 이하 CGH로 약칭한다.) 패턴은 픽셀들의 (x,y,z) 좌표 값과 세기 값(a)에 의해 컴퓨터 계산으로 생성된다. CGH는 3차원 홀로그램 영상 획득에 사용된다. 도 4에서는 홀로그램의 기하학적 계산 모형을 나타낸다. 이하에서는 이러한 홀로그램을 중심으로 설명하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않음은 물론이다.A computer generated hologram (CGH) pattern is generated by computer calculation by (x, y, z) coordinate values and intensity values (a) of pixels. CGH is used for 3D holographic image acquisition. 4 shows a geometric calculation model of the hologram. Hereinafter, the hologram will be described, but the present invention is not limited thereto.

홀로그램은 x-y 평면(430) 상에 위치해 있고, 물체의 p번째 점은 (xp,yp,zp)(410)에 위치한다. ap와 Φp는 각각 점들의 세기와 위상을 나타내고 이들은 컴퓨터에 의해서 아래 수식으로 계산된다.The hologram is located on the xy plane 430 and the p th point of the object is located at (x p , y p , z p ) 410. a p and Φ p represent the strength and phase of the points, respectively, and these are calculated by the computer

홀로그램에서 복소 진폭 O(x,y)는 아래 수학식 1에 나타난 것처럼 물체파의 중첩에 의해 얻을 수 있다.The complex amplitude O (x, y) in the hologram can be obtained by superposition of the object waves as shown in Equation 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서 p는 물체를 구성하는 점(물체점)을 나타내고, N은 물체를 구성하는 총 점의 개수이다. ap는 물체파의 세기를 나타내고, k는 파수 벡터로써, k=2π/λ로 정의된다. λ는 자유 공간상에서의 빛의 파장이다. rp는 홀로그램에서 p번째 물체점과 점 (x,y,0)사이의 비스듬한 거리를 나타내는 것으로써, 아래 수학식 2에 의해 정의된다.Where p represents a point constituting an object (object point), and N is the total number of points constituting the object. a p represents the intensity of the object wave and k is a wave vector, defined as k = 2π / λ. λ is the wavelength of light in free space. r p represents the oblique distance between the p th object point and the point (x, y, 0) in the hologram, and is defined by Equation 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

또한 평면파인 기준파의 복소 진폭 R(x,y)는 아래 수학식 3과 같다.Also, the complex amplitude R (x, y) of the reference wave, which is a plane wave, is expressed by Equation 3 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서 aR과 θR은 각각 기준파의 세기와 기준파의 입사각을 나타낸다. 홀로그램 면에서의 전체적인 격자 세기 I(x,y)는 물체파 O(x,y)와 기준파 R(x,y) 사이의 간섭 패턴으로 수학식 4와 같이 나타난다.Where a R and θ R represent the intensity of the reference wave and the incident angle of the reference wave, respectively. The overall lattice intensity I (x, y) in the hologram plane is represented by Equation 4 as an interference pattern between the object wave O (x, y) and the reference wave R (x, y).

Figure pat00004
Figure pat00004

수학식 4에서 ①은 기준파의 세기를 나타내고, ②는 물체파의 세기를 나타낸다. ③은 홀로그램 정보를 부분적으로 포함하고 있는 물체파와 기준파 사이의 간섭 패턴을 의미하며, 물체파의 공간 위치에 따른 위상 정보를 포함하고 있다.In Equation 4, ① represents the intensity of the reference wave, ② represents the intensity of the object wave. ③ denotes an interference pattern between an object wave and a reference wave partially including hologram information, and includes phase information according to the spatial position of the object wave.

아래 수학식 5에서 홀로그램 정보는 오직 ③에만 포함되어 있기 때문에 I(x,y)는 다음과 같이 표현할 수 있다.In the following Equation 5, since hologram information is included only in ③, I (x, y) can be expressed as follows.

Figure pat00005
Figure pat00005

즉, 기존의 광선추적 방식에서는 수학식 5에 의해서 홀로그램 패턴을 생성할 수 있게 된다. 하지만 수학식 5에서 보듯이 홀로그램 패턴을 생성하는 식은 상당히 복잡하여 실시간으로 생성하는 것이 어려운 문제가 있다.That is, in the conventional ray tracing method, a hologram pattern can be generated by Equation 5. However, as shown in Equation 5, the equation for generating the hologram pattern is quite complicated, which makes it difficult to generate in real time.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 임의의 물체공간 내의 모든 점들을 표현할 수 있는 요소 프린지 패턴을 미리 만들어 두고 생성하고자 하는 3차원 영상에 따라 각각의 요소 프린지 패턴을 불러와 홀로그램을 생성하는 룩업 테이블을 이용한 방법이 제안되었다.In order to solve this problem, a method of using a lookup table that generates a hologram by calling each element fringe pattern according to a three-dimensional image to be created in advance by creating an element fringe pattern that can represent all points in an arbitrary object space is proposed. Proposed.

이러한 구성 요소를 설명하기 전에 본 발명의 실시예가 전제하는 측면을 먼저 설명하면 다음과 같다. 일반적으로 이미지 공간은 이산적이지 않다. 그러나 인간의 시각 시스템의 능력은 제한되어 있기 때문에 이미지의 저하 없이 해상도를 선택할 수 있다. 이때 이산화 정도는 사람의 눈에 인지되지 않을 정도로 충분히 작아 연속적인 두 개의 점이 떨어져 있지 않고 연속적인 점으로 인식될 수 있어야 한다. 예를 들면, 인간은 3 milliradian의 간격을 갖는 두 점을 하나의 점으로 인식하게 된다. 따라서, 만약 500 mm 의 거리에서 영상을 본다면, 500 mm × 0.003 = 150 microns 이하의 간격의 점을 하나의 점으로 인식하게 된다. 따라서 이하에서는 수직, 수평의 이산화 정도를 150 micron으로 설정한다.Before describing such components, first, an aspect of the embodiment of the present invention will be described as follows. In general, image space is not discrete. However, since the capabilities of the human visual system are limited, resolution can be selected without degrading the image. At this time, the degree of discretization should be small enough not to be perceived by the human eye so that two consecutive points can be recognized as continuous points without being separated. For example, humans recognize two points with a distance of 3 milliradians as one point. Therefore, if the image is viewed at a distance of 500 mm, a point with an interval of 500 mm × 0.003 = 150 microns or less is recognized as one point. Therefore, in the following, the vertical and horizontal degree of discretization is set to 150 micron.

룩업 테이블을 이용하는 방법에서는 요소 프린지 패턴을 미리 생성해 두어야 한다. 이는 각각의 포인트를 표현할 수 있는 기준 밝기의 요소 프린지 패턴T(x, y; xp, yp, zp)으로 이는 수학식 5를 이용하여 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.In the method using a lookup table, an element fringe pattern must be generated in advance. This is an element fringe pattern T (x, y; x p , y p , z p ) having a reference brightness that can represent each point, which can be expressed by Equation 6 using Equation 5.

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, rp는 p번째 점과 (x,y,0)사이의 거리로 수학식 2와 같이 주어진다.Here, r p is a distance between the pth point and (x, y, 0), as given by Equation 2.

이 방식에서는 홀로그램을 계산할 때 수학식 5와 같이 각 점에 대한 프린지 패턴을 필요할 때마다 계산하는 것이 아니라 미리 만들어놓은 각 점 (xp,yp,zp)에 대한 프린지 패턴의 집합인 룩업 테이블을 이용하여 계산을 하게 된다. 따라서 룩업 테이블 방식에서 홀로그램 정보 I(x,y)는 최종적으로 수학식 7과 같이 주어지며, 식에서 N은 물체 포인트 수를 나타낸다.In this method, the lookup table is a set of fringe patterns for each point (x p , y p , z p ) that you have made, rather than calculating the fringe pattern for each point as necessary when calculating the hologram, as shown in Equation 5. Calculate using Therefore, in the lookup table method, the hologram information I (x, y) is finally given as in Equation 7, where N represents the number of object points.

Figure pat00007
Figure pat00007

이러한 룩업 테이블을 이용한 방식에서는 가능한 물체영상의 모든 포인트에 대해 미리 계산 해놓은 요소 프린지 패턴을 이용함으로써 홀로그램 합성 시 엄청난 속도의 증가를 가져왔다. 그러나 이 방식의 가장 큰 단점은 미리 계산해놓은 요소 프린지 패턴의 양이 워낙 많고 따라서 이를 저장할 LT의 메모리 또한 엄청나게 증가하게 된다. 예를 들어, LT 방식에서 물체공간이 100(가로) × 100(세로) × 100(깊이) 이고, 각 요소 프린지 패턴의 용량이 1MB라고 가정하면 전체 룩업 테이블의 메모리 용량은 1MB × 100 × 100 × 100 = 1 TB에 이르게 된다.In the method using the lookup table, the element fringe pattern calculated in advance for all possible points of the object image brought a tremendous speed increase in hologram synthesis. However, the biggest drawback of this approach is that the amount of pre-calculated element fringe patterns is so large that the memory of the LT to store them is greatly increased. For example, in the LT method, if the object space is 100 (width) × 100 (length) × 100 (depth), and each element fringe pattern has a capacity of 1 MB, the memory capacity of the entire lookup table is 1 MB × 100 × 100 × 100 = 1 TB.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여 기존의 룩업 테이블 방식과 같이 고속의 계산 속도는 그대로 유지하면서도 룩업 테이블의 메모리 용량을 획기적으로 줄일 수 있는 새로운 형태의 룩업 테이블인 N-LUT를 제안되었고 이를 이용한 디지털 홀로그램 고속생성 기법이 제안되었다. 즉, N-LUT 방식에서는 물체의 깊이 방향에 대한 요소 프린지 패턴만을 계산하여 저장하게 된다. 그리고 물체의 한 깊이 방향이 결정되면 그 면에 존재하는 물체 포인트들의 요소 프린지 패턴들은 사전에 계산되어 저장된 그 깊이의 요소 프린지 패턴을 각 물체 포인트까지 좌, 우로 이동시켜 프린지 패턴을 계산, 합산하여 그 깊이 평면에서의 홀로그램 패턴을 계산하게 된다. 같은 방법으로 모든 물체 깊이 평면에서 모든 홀로그램을 계산하여 합산함으로써 물체 전체에 대한 홀로그램 패턴을 계산하게 된다. 따라서 기존 룩업 테이블 방식은 가로, 세로, 깊이 모든 방향의 물체 포인트에 대한 요소 프린지 패턴의 저장이 요구되나, 제안된 N-LUT 방식에서는 단지 물체 깊이 방향에 대한 요소 프린지 패턴만의 사전 저장이 요구되기 때문에 메모리 요량이 크게 줄어들게 된다.In order to solve these problems, N-LUT, a new type of lookup table that can drastically reduce the memory capacity of the lookup table while maintaining the fast calculation speed as in the conventional lookup table method, has been proposed. Techniques have been proposed. That is, in the N-LUT method, only the element fringe pattern for the depth direction of the object is calculated and stored. When the depth direction of the object is determined, the element fringe patterns of the object points existing on the surface are pre-calculated and stored by moving the element fringe pattern of the depth stored to the respective object points to the left and right to calculate and sum the fringe patterns. The hologram pattern in the depth plane is calculated. In the same way, the hologram pattern for the whole object is calculated by summing up all the holograms in all the object depth planes. Therefore, the existing lookup table method requires the storage of element fringe patterns for object points in all directions, such as horizontal, vertical, and depth. However, the proposed N-LUT method requires only preliminary storage of element fringe patterns for the object depth direction. This significantly reduces memory requirements.

N-LUT 방법에서 역시 요소 프린지 패턴을 미리 생성해 두어야 한다. 즉, 각각의 요소 프린지 패턴 T(x, y; zp)은 각 깊이에 대한 기준 세기의 프레넬 존 플레이트(Fresnel zone plate)가 되고 다음과 같이 표현할 수 있다.In the N-LUT method, an element fringe pattern must also be generated in advance. That is, each element fringe pattern T (x, y; z p ) becomes a Fresnel zone plate of a reference intensity for each depth and can be expressed as follows.

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서 rp는 p번째 점과 (x, y, 0) 사이의 거리로 수학식 2와 같이 주어진다. 따라서, 새로이 제시되는 N-LT 방식에서는 물체의 깊이 방향에 대한 요소 프린지 패턴(이하, 기준 요소 프린지 패턴이라 지칭)만을 계산하여 저장하게 되고, 물체의 한 깊이 방향이 결정되면 그 면에 존재하는 물체 포인트들의 요소 프린지 패턴들은 사전에 저장된 기준 요소 프린지 패턴을 각 물체 포인트까지 이동시켜 프린지 패턴을 계산하여 그 깊이 평면에서의 홀로그램 패턴을 계산하게 된다. 같은 방법으로 모든 물체 깊이 평면에서 각각의 홀로그램을 계산하여 합산함으로써 물체 전체에 대한 홀로그램 패턴을 계산하게 된다. 따라서 룩업 테이블 방식에서 홀로그램 정보 I(x, y)는 최종적으로 수학식 9와 같이 표현할 수 있다.Where r p is the distance between the pth point and (x, y, 0) as given by Equation 2. Therefore, in the newly proposed N-LT method, only the element fringe pattern (hereinafter, referred to as the reference element fringe pattern) for the depth direction of the object is calculated and stored. When one depth direction of the object is determined, the object existing on the plane The element fringe patterns of the points move the previously stored reference element fringe pattern to each object point to calculate the fringe pattern to calculate the hologram pattern in the depth plane. In the same way, each hologram is calculated and summed in all object depth planes to calculate the hologram pattern for the whole object. Therefore, in the lookup table method, the hologram information I (x, y) may be finally expressed as in Equation (9).

Figure pat00009
Figure pat00009

이러한 N-LUT 방식을 이용하여 홀로그램 패턴을 고속으로 생성하고 복원할 수 있다. 하지만 이 방법을 동영상에 적용하기에는 여전히 많은 데이터 양으로 인해 실질적인 응용이 어려웠다.By using the N-LUT method, a hologram pattern can be generated and restored at high speed. However, it was still difficult to apply this method to videos because of the large amount of data.

본 발명에서는 기존의 홀로그램 고속 생성을 위한 N-LUT 기법의 성능은 유지하면서 메모리 용량을 획기적으로 줄일 수 있는 새로운 방법을 제안한다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 홀로그램 생성 방법의 개념도이다. 도 5에 따르면, 제안된 방법은 다음과 같이 크게 다섯 부분으로 나눌 수 있다.The present invention proposes a new method that can significantly reduce the memory capacity while maintaining the performance of the existing N-LUT technique for high-speed hologram generation. 5 is a conceptual diagram of a hologram generating method according to an embodiment of the present invention. According to FIG. 5, the proposed method can be divided into five parts as follows.

1. 1-D sub-PFP를 이용한 N-LUT의 생성(510)1. Generation of N-LUT using 1-D sub-PFP (510)

2. 생성할 물체로부터의 3차원 정보 추출(520)2. Extracting 3D Information from the Object to be Generated (520)

3. 물체로부터 각각의 깊이 평면에 대한 외곽 좌표 추출(530) 및 이 정보를 이용한 1-D sub-PFP로부터의 2-D PFP 복구(540)3. Extract the outer coordinates for each depth plane from the object (530) and 2-D PFP recovery (540) from the 1-D sub-PFP using this information

4. 복구된 2-D PFP을 이용한 홀로그램 생성(550)4. Hologram Generation Using Recovered 2-D PFP (550)

5. 생성된 CGH 패턴으로부터의 3차원 영상 복원(560)5. 3D Image Reconstruction from Generated CGH Patterns (560)

이하 각 파트(1.~5.)에 대하여 설명한다.
Each part (1.-5.) Is demonstrated below.

1. 1-D sub-PFP를 이용한 N-LUT의 생성1. Generation of N-LUT using 1-D sub-PFP

제안된 방법에서는 삼각함수의 특성을 이용하여 1-D sub-PFP로부터 복구된 2-D PFP를 이용하여 홀로그램을 생성하게 된다. 수학식 10에서 볼 수 있듯이 삼각함수의 특성을 이용하여 2-D PFP는 1-D sub-PFP 4개의 텀으로 분리할 수 있다.In the proposed method, the hologram is generated using 2-D PFP recovered from 1-D sub-PFP by using the trigonometric function. As shown in Equation 10, 2-D PFP can be separated into four terms of 1-D sub-PFP by using the characteristics of the trigonometric function.

Figure pat00010
Figure pat00010

여기서 Δx=x-xp, Δy=y-yp를 나타낸다. 수학식 10의 첫 번째 라인에서 볼 수 있듯이 2-D PFP는 x와 y 두 개의 변수에 의한 함수이다. 따라서 두 변수 모두에 의해 영향을 받게 된다. 하지만 세 번째 라인을 보면 각각의 텀은 x 또는 y 단 하나만의 변수에 의한 함수가 된다. 따라서 각각 한 변수만을 갖는 4개의 함수가 주어진다면, 이를 이용하여 2-D PFP를 복구할 수 있게 된다.Δx = xx p and Δy = y-yp here. As can be seen in the first line of Equation 10, 2-D PFP is a function of two variables x and y. Therefore, both variables are affected. But on the third line, each term is a function of only one variable, x or y. Therefore, given four functions, each with only one variable, it is possible to recover 2-D PFP using it.

또한 수학식 10의 세 번째 줄에서 첫 번째와 두 번째 텀을 보면 같은 cos 함수이고 단지 변수만 다르다. 따라서 하나의 cos 함수만 가지고 있으면 두 텀으로 모두 사용할 수 있다. 또한 세 번째 텀과 네 번째 텀 역시 같은 sin 함수이고 변수만 다르게 된다. 따라서 이 역시 하나의 sin 함수만 가지고 있으면 두 텀을 사용할 수 있게 된다. 결과적으로 두 개의 sin, cos 함수만 가지고 있게 되면 홀로그램 생성에 사용되는 2-D PFP를 복구할 수 있게 된다.Also, if you look at the first and second term in the third line of Equation 10, it is the same cos function and only the variables are different. Therefore, if you have only one cos function, you can use it with both terms. The third term and the fourth term are also the same sin function and differ only in the variables. So if you only have one sin function, you can use two terms. As a result, having only two sin and cos functions recovers the 2-D PFP used for hologram generation.

도 6은 sin과 cos 함수로 이루어진 각각의 1-D sub-PFP, 그리고 이를 이용하여 복구된 2-D PFP를 나타낸다. 도 6에서 (a)는 1-D sine sub-PFP를 나타내며, (b)는 1-D cosine sub-PFP를 나타낸다. (c)는 복구된 2-D PFP를 나타낸다.6 shows each 1-D sub-PFP consisting of sin and cos functions, and 2-D PFP recovered using it. In Figure 6 (a) represents 1-D sine sub-PFP, (b) represents 1-D cosine sub-PFP. (c) shows recovered 2-D PFP.

제안된 방법에서는 2-D PFP 대신 한 쌍의 1-D sub-PFP를 저장하기 때문에 메모리의 사용량이 획기적으로 줄어들게 된다. 예를 들어 기존의 방법에서 2-D PFP의 크기가 1,024 × 1,024라고 하면 2-D PFP의 메모리 용량은 1,024 × 1,024 × 8 bit = 1 MB가 된다. 하지만 제안하는 방법에서는 두 개의 1 × 1,024의 크기를 갖는 1-D sub-PFP가 필요하게 되고 결과적으로 메모리 크기는 2 × 1 × 1,024 × 8 bit = 2 KB가 된다. 따라서 제안된 방법이 기존의 방법에 비하여 512배 메모리가 감소한 것을 볼 수 있다.
The proposed method stores a pair of 1-D sub-PFPs instead of 2-D PFPs, which significantly reduces the memory usage. For example, in the conventional method, if the size of the 2-D PFP is 1,024 × 1,024, the memory capacity of the 2-D PFP becomes 1,024 × 1,024 × 8 bits = 1 MB. However, the proposed method requires two 1 × 1,024 1-D sub-PFPs, resulting in a memory size of 2 × 1 × 1,024 × 8 bits = 2 KB. Therefore, we can see that the proposed method has 512 times less memory than the conventional method.

2. 물체로부터 3차원 정보 추출2. Extracting 3D Information from Objects

다음 단계로 홀로그램을 생성하고자 하는 3차원 물체로부터 밝기 정보 및 깊이 정보를 추출하게 된다. 도 7은 자동차 영상에 대하여 각각 추출된 밝기 정보와 깊이 정보를 나타낸다. 도 7에서 (a)는 밝기 영상을 나타내며, (b)는 깊이 영상을 나타낸다.
In the next step, brightness information and depth information are extracted from a three-dimensional object for which a hologram is to be generated. 7 illustrates brightness information and depth information extracted for the car image, respectively. In FIG. 7, (a) shows a brightness image, and (b) shows a depth image.

3. 입력 영상에 대한 외곽 좌표 추출 및 이 정보를 이용한 2-D PFP의 복구3. Outer coordinate extraction of input image and recovery of 2-D PFP using this information

기존의 N-LUT 방법에서는 미리 만들어진 2-D PFP를 사용하여 홀로그램을 생성하게 된다. 이 때 2-D PFP의 경우 미리 정해진 크기로 인하여 홀로그램 생성시에 사용되지 않는 영역이 존재하게 된다. 제안하는 방법에서는 1-D sub-PFP를 이용하여 2-D PFP를 복구한 다음 이를 이용하여 홀로그램을 생성하게 되어 2-D PFP의 복구 시간이 홀로그램 생성 시간에 영향을 미치게 된다. 따라서 2-D PFP 복구시에 2-D PFP의 전체 영역을 복구할 필요 없이 사용할 영역만을 복구하게 되면 홀로그램 생성에 필요한 시간을 단축할 수 있게 된다.In the existing N-LUT method, holograms are generated using a 2-D PFP made in advance. In this case, the 2-D PFP has a region that is not used at the time of hologram creation because of a predetermined size. The proposed method recovers 2-D PFP using 1-D sub-PFP and then generates hologram using it, so recovery time of 2-D PFP affects hologram generation time. Therefore, when recovering the 2-D PFP, only the area to be used without restoring the entire area of the 2-D PFP can shorten the time required for hologram generation.

도 8은 1-D sub-PFP를 이용하여 2-D PFP로 복구할 때 PFP의 해상도에 따라 복구하는데 걸리는 시간을 나타낸다. 이를 보면 PFP의 해상도가 증가함에 따라 기하급수적으로 복구 시간이 늘어나는 것을 볼 수 있다. 따라서 필요로 하는 PFP의 크기를 적절히 조절하게 되면 2-D PFP 복구에 걸리는 시간을 줄일 수 있게 된다.8 shows the time taken to recover according to the resolution of the PFP when recovering to 2-D PFP using the 1-D sub-PFP. This shows that the recovery time increases exponentially as the resolution of the PFP increases. Therefore, proper size of the required PFP can reduce the time required for 2-D PFP recovery.

예를 들어 도 9의 (a)와 같이 같은 깊이 평면에 존재하는 4개의 점(A(x1,y1,z1), B(x2,y2,z1), C(x3,y3,z1), D(x4,y4,z1))으로 이루어진 물체가 있다고 했을 때 기존의 N-LUT 기법을 이용하여 홀로그램을 생성하는 방법을 도 9에 나타낸다. 도 9는 2-D PFP의 크기를 최소화하는 절차를 도시한 도면이다. 도 9에서 (a)는 한 깊이평면에 존재하는 4개의 점으로 이루어진 물체를 나타내며, (b)는 각각의 점을 표현하기 위해 선택된 영역을 나타낸다. (c)는 복구된 2-D PFP를 나타내며, (d)는 CGH 생성 절차를 나타낸다.For example, four points (A (x 1 , y 1 , z 1 ), B (x 2 , y 2 , z 1 ) and C (x 3 , A method of generating a hologram using a conventional N-LUT technique when an object consisting of y 3 , z 1 ) and D (x 4 , y 4 , z 1 )) is shown in FIG. 9. 9 is a diagram illustrating a procedure for minimizing the size of 2-D PFP. In FIG. 9, (a) represents an object composed of four points existing in one depth plane, and (b) represents an area selected to represent each point. (c) shows repaired 2-D PFP and (d) shows CGH production procedure.

도 9의 (b)에 나타내듯이 point A에 대한 홀로그램을 계산하기 위하여 A'(x1×disc,y1×disc,z1) 중심으로 하는 Region I을 추출한다. 마찬가지로 point B, C, D에 대한 홀로그램을 계산하기 위하여 Region II, III, IV가 추출된다. 마지막으로 이렇게 추출된 각각의 영역을 도 9의 (d)와 같이 모두 더해 주면 최종 홀로그램을 구할 수 있게 된다.As shown in (b) of FIG. 9, region I, which is centered on A ′ (x 1 × disc, y 1 × disc, z 1 ), is extracted to calculate the hologram for point A. Similarly, regions II, III, and IV are extracted to calculate the holograms for points B, C, and D. Finally, if each extracted region is added together as shown in FIG. 9 (d), the final hologram can be obtained.

앞에서 언급한 것처럼 홀로그램을 생성하기 위하여 2-D PFP의 전체 영역을 사용할 수 있다. 하지만 PFP의 해상도가 커지면 2-D PFP를 복구하기 위한 시간이 길어지기 때문에 복구되는 2-D PFP의 크기를 최소화할 필요가 있게 된다. 도 10의 (c)는 크기를 최소화하여 복구한 2-D PFP를 나타내고 다음과 같이 표현할 수 있다.As mentioned earlier, the entire area of the 2-D PFP can be used to generate holograms. However, the higher the resolution of the PFP, the longer the time required to recover the 2-D PFP, so it is necessary to minimize the size of the recovered 2-D PFP. 10 (c) shows a 2-D PFP recovered by minimizing the size and may be expressed as follows.

Figure pat00011
Figure pat00011

여기서 hx, hy는 홀로그램의 수평, 수직 해상도를 나타내고, disc는 복원되는 홀로그램 영상의 각 점간의 간격을 타나낸다. 또한 xleftmost, xrightmost, ytop, ybottom는 입력 영상의 해당 깊이 평면에서의 물체가 존재하는 각 방향의 외곽 좌표를 나타낸다.Where h x and h y represent the horizontal and vertical resolution of the hologram, and disc represents the interval between each point of the reconstructed hologram image. Also, x leftmost , x rightmost , y top and y bottom represent the outer coordinates of each direction in which the object exists in the corresponding depth plane of the input image.

도 10의 (a)는 도 7의 입력 영상에 대하여 임의의 깊이 평면의 정보에 대한 외곽 좌표를 추출한 것을 나타낸다. 도 10의 (b)와 (c)는 각각 최소화 기법을 이용하지 않고 복구한 2-D PFP와 최소화 기법을 이용하여 복구한 2-D PFP를 나타낸다. 도 10에서 볼 수 있듯이 제안된 방법을 사용한 것이 기존의 방법에 비하여 훨씬 크기가 작아진 것을 볼 수 있다.
FIG. 10A illustrates extraction of outer coordinates of information of an arbitrary depth plane from the input image of FIG. 7. (B) and (c) of FIG. 10 show 2-D PFP recovered using the minimization technique and 2-D PFP recovered using the minimization technique, respectively. As can be seen in Figure 10 it can be seen that the proposed method is much smaller than the conventional method.

4. 복구된 2-D PFP를 이용한 홀로그램의 생성4. Generation of Hologram Using Recovered 2-D PFP

도 11은 제안된 방법을 이용하여 두 깊이 평면에 각각 존재하는 4개의 물체점에 대하여 홀로그램을 생성하는 절차를 나타낸다. 도 11의 샘플에서는 단지 두 개의 깊이 평면만이 존재하기 때문에 두 개의 복구된 2-D PFP만이 사용된다. 즉, 도 11의 (b)와 같이 (0,0,z1)을 중심으로 하는 2-D PFP와 (0,0,z2)을 중심으로 하는 복구된 2-D PFP가 사용된다. 그리고 이 두 2-D PFP를 이용하여 각각 중심에서 이동시켜 각각의 점에 대한 홀로그램을 계산하게 된다.11 shows a procedure for generating holograms for four object points respectively present in two depth planes using the proposed method. Only two recovered 2-D PFPs are used in the sample of FIG. 11 since there are only two depth planes. That is, as shown in FIG. 11B, a 2-D PFP centered on (0,0, z 1 ) and a restored 2-D PFP centered on (0,0, z 2 ) are used. The two 2-D PFPs are then moved from the center to calculate holograms for each point.

즉, Point A(-x1,y1,z1)를 연산하기 위하여 도 11의 (c)와 같이 z1에 해당하는 복구된 2-D PFP를 수평 방향으로 -x1, 수직 방향으로 y1 만큼 이동시키게 된다. 마찬가지로 Point B, C, D에 대한 홀로그램 연산을 위하여 각각의 2-D PFP를 이동시키게 된다. 마지막으로 모두 이동한 2-D PFP들을 더하여 주고 미리 정해지 홀로그램의 크기 만큼을 추출하게 되면 최종 4개의 포인트에 대한 홀로그램을 생성하게 된다.That is, to calculate Point A (-x 1 , y 1 , z 1 ), the recovered 2-D PFP corresponding to z 1 as shown in FIG. 11 (c) is -x 1 in the horizontal direction and y in the vertical direction. 1 thereby moves. Likewise, each 2-D PFP is moved to perform hologram operations on Points B, C, and D. Finally, adding all the 2-D PFPs that have moved and extracting the predetermined size of the hologram generates the hologram for the last four points.

도 11은 제안된 방법을 이용한 홀로그램 생성 절차를 도시한 것이다. 도 11에서 (a)는 각각의 깊이 평면에 존재하는 입력 영상을 나타내며, (b)는 최소화하여 복구된 2-D PFP를 나타낸다. (c)는 복구된 2-D PFP의 입력 point의 위치에 대한 이동을 나타내며, (d)는 이동한 4개의 2-D PFP의 합을 나타낸다. (e)는 최종 생성된 홀로그램 패턴을 나타낸다.
11 illustrates a hologram generation procedure using the proposed method. In FIG. 11, (a) shows an input image present in each depth plane, and (b) shows a 2-D PFP that has been minimized and recovered. (c) shows the shift with respect to the position of the input point of the recovered 2-D PFP, and (d) shows the sum of the four 2-D PFPs that have moved. (e) shows the final generated hologram pattern.

5. 홀로그램으로부터 3차원 물체의 복원5. Restoration of 3D Objects from Holograms

도 12의 제안된 방법을 이용하여 두 깊이 평면에서 복원한 영상을 나타낸다. 도 12에서 (a)는 자동차의 뒷바퀴 부분에 초점을 맞추어 복원한 영상이고, (b)는 자동차의 앞바퀴에 초점을 맞추어 복원한 영상을 나타낸다. 이를 보면 각각의 초점에 맞추어 3차원적으로 잘 복원된 것을 볼 수 있다.
The image reconstructed in two depth planes using the proposed method of FIG. 12 is shown. In FIG. 12, (a) shows an image reconstructed by focusing on a rear wheel part of a vehicle, and (b) shows an image reconstructed by focusing on a front wheel of a car. If you look at it, you can see that it is well restored in three dimensions to each focus.

- 각 방식별 홀로그램 스펙에 따른 필요 메모리 공간 - specifications required for each method by holographic memory space

제안하는 방법은 기존의 LUT 및 N-LUT 방식에 비하여 적은 메모리 공간만으로 기존과 거의 같은 홀로그램 생성 효과를 얻을 수 있다. 도 13은 입력 3차원 영상의 크기((a) 참조), 홀로그램의 크기((b) 참조), 깊이평면의 수((c) 참조), 홀로그램의 픽셀 크기((d) 참조)에 따른 각 방법에서의 메모리 공간을 나타낸다. 여기서 기본적으로 입력 3차원 영상은 100×100×100의 크기를 갖고, 홀로그램의 크기와 픽셀 크기는 각각 1,000×1,000과 10㎛, 시청 거리는 500mm로 하고 각각의 파라미터를 변화시켰다.The proposed method can achieve the same hologram generation effect with less memory space than the existing LUT and N-LUT method. Fig. 13 shows the angle according to the size of the input 3D image (see (a)), the size of the hologram (see (b)), the number of depth planes (see (c)), and the pixel size of the hologram (see (d)). Represents a memory space in the method. In this case, the input 3D image has a size of 100 × 100 × 100, the hologram size and the pixel size are 1,000 × 1,000 and 10 μm, and the viewing distance is 500 mm, respectively.

도 13에서 (a)와 (b)는 입력 영상과 홀로그램의 크기에 따른 각각의 방법에서의 필요 메모리 용량을 나타낸다. 이를 보면 입력영상과 홀로그램의 해상도가 증가하면 필요 메모리 용량은 기하급수적으로 증가하여 LUT 방법에서는 TB급에 이르고 N-LUT 방법에서는 GB급에 이르게 된다. 하지만 제안하는 방법에서는 거의 증가가 없는 것을 볼 수 있다. 제안된 방법에서 필요 메모리 용량이 증가 하지만 MB급에 머물러 있는 것을 볼 수 있다.13, (a) and (b) show the required memory capacities in the respective methods according to the size of the input image and the hologram. As the resolution of the input image and the hologram increases, the required memory capacity increases exponentially, reaching TB level in the LUT method and GB level in the N-LUT method. However, there is little increase in the proposed method. In the proposed method, the required memory capacity is increased but it remains at MB level.

도 13에서 (c)는 깊이평면의 수에 따른 각각의 방법에서의 필요 메모리 용량을 나타낸다. 이를 보면 모든 방법에서 깊이평면의 수가 늘어날수록 필요 메모리 용량이 선형적으로 증가하는 것을 볼 수 있다. 하지만 LUT 방법에서는 TB 급에 이르고 N-LUT 방법에서는 GB급에 이르지만 제안된 방법에서는 MB급에 머무르는 것을 볼 수 있다.(C) in Fig. 13 shows the required memory capacity in each method according to the number of depth planes. This shows that in all methods, the required memory capacity increases linearly as the number of depth planes increases. However, the LUT method reaches TB level and the N-LUT method reaches GB level, but the proposed method stays at MB level.

도 13에서 (d)는 홀로그램 픽셀 크기에 따른 필요 메모리 용량을 나타낸다. 이를 보면 LUT 방법에서는 픽셀의 크기와 필요 메모리 용량은 무관하다. 하지만 N-LUT 방법에서는 픽셀의 크기가 작을수록 이동하여야 하는 픽셀의 수가 늘어나게 되어 픽셀크기가 작아지게 되면 기하급수적으로 필요 메모리 용량이 늘어나게 되어 TB급에 이르게 된다. 하지만 제안된 방법에서 역시 픽셀의 크기가 작아질수록 필요로 하는 메모리 용량이 늘어나게 된다. 하지만 N-LUT 방법에서는 2D-PFP를 사용하기 때문에 필요 메모리 용량이 제곱으로 늘어나게 되나 제안된 방법에서는 1D-PFP를 사용하기 때문에 필요 메모리 용량이 선형적으로 늘어나게 된다. 따라서 제안된 방법에서는 필요 메모리 용량이 여전히 MB급에 머물러 있는 것을 볼 수 있다.In FIG. 13, (d) shows a required memory capacity according to the hologram pixel size. In the LUT method, the pixel size and the required memory capacity are independent. However, in the N-LUT method, the smaller the pixel size is, the greater the number of pixels to be moved, and when the pixel size is smaller, the required memory capacity is increased exponentially and reaches TB level. In the proposed method, however, the smaller the pixel size, the larger the required memory capacity. However, the N-LUT method uses 2D-PFP to increase the required memory capacity to square, but the proposed method uses 1D-PFP to linearly increase the required memory capacity. Therefore, in the proposed method, it can be seen that the required memory capacity is still at MB level.

다음으로, 홀로그램 생성 장치의 홀로그램 생성 방법에 대해서 설명한다. 도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀로그램 생성 방법을 도시한 흐름도이다. 이하 설명은 도 1 내지 도 3 및 도 14를 참조한다.Next, a hologram generating method of the hologram generating device will be described. 14 is a flowchart illustrating a hologram generating method according to a preferred embodiment of the present invention. The following description refers to FIGS. 1 to 3 and 14.

먼저, 2차원 PFP 복원부(110)가 룩업 테이블에 저장된 1차원 서브(sub) PFP(Principle Fringe Pattern)들을 이용하여 타겟으로부터 얻은 각 깊이 평면에 대하여 2차원 PFP를 복원한다(S10).First, the 2D PFP restoration unit 110 restores the 2D PFP for each depth plane obtained from the target by using 1D sub PFP (Principle Fringe Patterns) stored in the lookup table (S10).

S10 단계에서 2차원 PFP 복원부(110)는 2차원 PFP를 복원할 때 1차원 서브 PFP로 하나의 변수를 가지는 PFP 또는 미리 선택된 삼각함수를 포함하는 PFP를 이용할 수 있다.In operation S10, the 2D PFP restoration unit 110 may use a PFP having one variable or a PFP including a preselected trigonometric function as a 1D sub PFP when restoring the 2D PFP.

S10 단계에서 2차원 PFP 복원부(110)는 복원하려는 2차원 PFP의 크기나 영역을 결정하고 결정된 크기나 영역을 기초로 2차원 PFP를 복원할 수 있다. 이때, 2차원 PFP 복원부(110)는 복원하려는 2차원 PFP의 크기를 결정할 때 경계점의 좌표, 3차원 동영상에서 픽셀들 간의 간격, 및 3차원 동영상의 해상도를 이용할 수 있다.In operation S10, the 2D PFP restoration unit 110 may determine the size or region of the 2D PFP to be restored and restore the 2D PFP based on the determined size or region. In this case, the 2D PFP reconstructor 110 may use the coordinates of the boundary point, the spacing between the pixels in the 3D video, and the resolution of the 3D video when determining the size of the 2D PFP to be reconstructed.

S10 단계 이후, 홀로그램 정보 생성부(120)가 복원된 2차원 PFP에 기반한 프리 CGH(pre-Computer Graphic Hologram) 패턴을 이용하여 홀로그램 정보를 생성한다(S20).After the step S10, the hologram information generation unit 120 generates hologram information using a pre-computer graphic hologram (CGH) pattern based on the restored two-dimensional PFP (S20).

S20 단계는 다음과 같이 구체적으로 수행될 수 있다. 먼저, 지점 선택부(121)가 복원된 2차원 PFP 내에서 적어도 두개의 지점들을 선택한다. 이후, 위치 변화 PFP 획득부(122)가 선택된 지점들 중 하나의 지점을 좌표 이동시켜 위치 이동된 2차원 PFP를 획득한다. 이후, PFP 결합부(123)가 선택된 모든 지점들에 대하여 위치 이동된 2차원 PFP들이 획득되면 획득된 2차원 PFP들을 결합시킨다. 이후, CGH 패턴 기반 홀로그램 정보 생성부(124)가 결합된 2차원 PFP들로부터 미리 정해진 크기의 프리 CGH 패턴을 추출하여 홀로그램 정보를 생성한다. CGH 패턴 기반 홀로그램 정보 생성부(124)는 미리 정해진 크기의 프리 CGH 패턴으로 선택된 모든 지점들을 포함하는 프리 CGH 패턴을 추출할 수 있다.Step S20 may be specifically performed as follows. First, the point selector 121 selects at least two points in the restored two-dimensional PFP. Thereafter, the position-changing PFP obtaining unit 122 coordinates one of the selected points to obtain the position-shifted two-dimensional PFP. Then, the PFP combining unit 123 combines the obtained two-dimensional PFPs when the position-shifted two-dimensional PFPs are acquired for all selected points. Thereafter, the CGH pattern-based hologram information generator 124 extracts a pre-CGH pattern having a predetermined size from the combined two-dimensional PFPs to generate hologram information. The CGH pattern-based hologram information generator 124 may extract a pre CGH pattern including all points selected as a pre CGH pattern having a predetermined size.

S20 단계 이후, 홀로그램 생성부(130)가 생성된 홀로그램 정보를 이용하여 타겟과 관련된 홀로그램을 생성한다(S30).After the step S20, the hologram generator 130 generates a hologram related to the target by using the generated hologram information (S30).

한편, S10 단계 이전에 룩업 테이블 생성부(160)가 룩업 테이블을 생성할 수 있다(S1). 룩업 테이블 생성부(160)는 각 2차원 PFP를 복수개의 1차원 서브 PFP들로 분리하고, 분리된 1차원 서브 PFP들을 이용하여 룩업 테이블을 생성할 수 있다.Meanwhile, the lookup table generator 160 may generate the lookup table before the step S10 (S1). The lookup table generator 160 may divide each two-dimensional PFP into a plurality of one-dimensional sub-PFPs and generate a lookup table using the separated one-dimensional sub-PFPs.

한편, S1 단계와 S10 단계 사이에 3차원 정보 추출부(170)가 타겟의 3차원 정보를 추출할 수 있다(S2). 3차원 정보 추출부(170)는 타겟의 3차원 정보로 타겟의 깊이 정보와 밝기 정보를 추출할 수 있다.Meanwhile, the 3D information extractor 170 may extract 3D information of the target between steps S1 and S10 (S2). The 3D information extractor 170 may extract depth information and brightness information of the target as 3D information of the target.

한편, S2 단계와 S10 단계 사이에 경계점 좌표 추출부(180)가 깊이 정보에 기초한 각 깊이 평면에 위치하는 경계점의 좌표를 추출할 수 있다.Meanwhile, the boundary point coordinate extractor 180 may extract the coordinates of the boundary point located in each depth plane based on the depth information between steps S2 and S10.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. . The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

100 : 홀로그램 생성 장치 110 : 2차원 PFP 복원부
120 : 홀로그램 정보 생성부 121 : 지점 선택부
122 : 위치 변화 PFP 획득부 123 : PFP 결합부
124 : CGH 패턴 기반 홀로그램 생성부 130 : 홀로그램 생성부
140 : 전원부 150 : 주제어부
160 : 룩업 테이블 생성부 170 : 3차원 정보 추출부
180 : 경계점 좌표 추출부
100: hologram generating device 110: two-dimensional PFP recovery unit
120: hologram information generation unit 121: point selection unit
122: position change PFP acquisition unit 123: PFP coupling unit
124: CGH pattern-based hologram generator 130: hologram generator
140: power supply unit 150: main control unit
160: lookup table generation unit 170: 3D information extraction unit
180: boundary point coordinate extraction unit

Claims (18)

룩업 테이블에 저장된 1차원 서브(sub) PFP(Principle Fringe Pattern)들을 이용하여 타겟으로부터 얻은 각 깊이 평면에 대하여 2차원 PFP를 복원하는 2차원 PFP 복원부;
복원된 2차원 PFP에 기반한 프리 CGH(pre-Computer Graphic Hologram) 패턴을 이용하여 홀로그램 정보를 생성하는 홀로그램 정보 생성부; 및
생성된 홀로그램 정보를 이용하여 상기 타겟과 관련된 홀로그램을 생성하는 홀로그램 생성부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 장치.
A two-dimensional PFP reconstruction unit for reconstructing the two-dimensional PFP for each depth plane obtained from the target by using one-dimensional sub PFPs (Principle Fringe Patterns) stored in the lookup table;
A hologram information generation unit generating hologram information using a pre-computer graphic hologram (CGH) pattern based on the restored two-dimensional PFP; And
Hologram generator for generating a hologram associated with the target by using the generated hologram information
Hologram generating device comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 2차원 PFP 복원부는 상기 2차원 PFP를 복원할 때 상기 1차원 서브 PFP로 하나의 변수를 가지는 PFP 또는 미리 선택된 삼각함수를 포함하는 PFP를 이용하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 장치.
The method of claim 1,
And the two-dimensional PFP reconstructor uses a PFP having one variable or a preselected trigonometric function as the one-dimensional sub-PFP when restoring the two-dimensional PFP.
제 1 항에 있어서,
상기 2차원 PFP 복원부는 복원하려는 2차원 PFP의 크기나 영역을 결정하고 결정된 크기나 영역을 기초로 2차원 PFP를 복원하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 장치.
The method of claim 1,
And the 2D PFP reconstructor determines the size or area of the 2D PFP to be reconstructed and restores the 2D PFP based on the determined size or area.
제 3 항에 있어서,
상기 2차원 PFP 복원부는 복원하려는 2차원 PFP의 크기를 결정할 때 상기 경계점의 좌표, 상기 3차원 동영상에서 픽셀들 간의 간격, 및 상기 3차원 동영상의 해상도를 이용하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 장치.
The method of claim 3, wherein
And the 2D PFP reconstructor uses the coordinates of the boundary point, the spacing between pixels in the 3D video, and the resolution of the 3D video when determining the size of the 2D PFP to be reconstructed.
제 1 항에 있어서,
상기 홀로그램 정보 생성부는,
복원된 2차원 PFP 내에서 적어도 두개의 지점들을 선택하는 지점 선택부;
선택된 지점들 중 하나의 지점을 좌표 이동시켜 위치 이동된 2차원 PFP를 획득하는 위치 변화 PFP 획득부;
선택된 모든 지점들에 대하여 위치 이동된 2차원 PFP들이 획득되면 획득된 2차원 PFP들을 결합시키는 PFP 결합부; 및
결합된 2차원 PFP들로부터 미리 정해진 크기의 프리 CGH 패턴을 추출하여 상기 홀로그램 정보를 생성하는 CGH 패턴 기반 홀로그램 정보 생성부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 장치.
The method of claim 1,
The hologram information generation unit,
A point selector for selecting at least two points in the reconstructed two-dimensional PFP;
A position change PFP acquisition unit which acquires a two-dimensional PFP that is moved by coordinates one of the selected points;
A PFP combiner for combining the obtained two-dimensional PFPs when the two-dimensional PFPs which are moved relative to all selected points are obtained; And
CGH pattern-based hologram information generating unit for generating the hologram information by extracting a pre-CGH pattern of a predetermined size from the combined two-dimensional PFPs
Hologram generating device comprising a.
제 5 항에 있어서,
상기 CGH 패턴 기반 홀로그램 정보 생성부는 상기 미리 정해진 크기에 부합하는 프리 CGH 패턴으로 상기 선택된 모든 지점들을 포함하는 프리 CGH 패턴을 추출하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 장치.
The method of claim 5, wherein
And the CGH pattern-based hologram information generator extracts a pre CGH pattern including all the selected points as a pre CGH pattern corresponding to the predetermined size.
제 1 항에 있어서,
각 2차원 PFP를 복수개의 1차원 서브 PFP들로 분리하고, 분리된 1차원 서브 PFP들을 이용하여 상기 룩업 테이블을 생성하는 룩업 테이블 생성부
를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 장치.
The method of claim 1,
A lookup table generator which separates each 2D PFP into a plurality of 1D sub PFPs and generates the lookup table using the separated 1D sub PFPs.
Hologram generating device further comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 타겟의 3차원 정보를 추출하며, 상기 3차원 정보로 상기 타겟의 깊이 정보와 밝기 정보를 추출하는 3차원 정보 추출부
를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 장치.
The method of claim 1,
Three-dimensional information extraction unit for extracting the three-dimensional information of the target, extracting the depth information and the brightness information of the target with the three-dimensional information
Hologram generating device further comprising a.
제 8 항에 있어서,
상기 깊이 정보에 기초한 각 깊이 평면에 위치하는 경계점의 좌표를 추출하는 경계점 좌표 추출부
를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 장치.
The method of claim 8,
Boundary point coordinate extraction unit for extracting coordinates of the boundary point located in each depth plane based on the depth information
Hologram generating device further comprising a.
룩업 테이블에 저장된 1차원 서브(sub) PFP(Principle Fringe Pattern)들을 이용하여 타겟으로부터 얻은 각 깊이 평면에 대하여 2차원 PFP를 복원하는 2차원 PFP 복원 단계;
복원된 2차원 PFP에 기반한 프리 CGH(pre-Computer Graphic Hologram) 패턴을 이용하여 홀로그램 정보를 생성하는 홀로그램 정보 생성 단계; 및
생성된 홀로그램 정보를 이용하여 상기 타겟과 관련된 홀로그램을 생성하는 홀로그램 생성 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 방법.
A two-dimensional PFP reconstruction step of reconstructing the two-dimensional PFP for each depth plane obtained from the target by using one-dimensional sub-Principle Fringe Patterns (PFPs) stored in the lookup table;
Hologram information generation step of generating hologram information using a pre-computer graphic hologram (CGH) pattern based on the reconstructed two-dimensional PFP; And
Hologram generation step of generating a hologram associated with the target by using the generated hologram information
Hologram generation method comprising a.
제 10 항에 있어서,
상기 2차원 PFP 복원 단계는 상기 2차원 PFP를 복원할 때 상기 1차원 서브 PFP로 하나의 변수를 가지는 PFP 또는 미리 선택된 삼각함수를 포함하는 PFP를 이용하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 방법.
11. The method of claim 10,
The two-dimensional PFP reconstruction step is a hologram generation method, characterized in that for reconstructing the two-dimensional PFP using a PFP having one variable or a preselected trigonometric function as the one-dimensional sub-PFP.
제 10 항에 있어서,
상기 2차원 PFP 복원 단계는 복원하려는 2차원 PFP의 크기나 영역을 결정하고 결정된 크기나 영역을 기초로 2차원 PFP를 복원하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 방법.
11. The method of claim 10,
The 2D PFP reconstruction step may include determining a size or area of the 2D PFP to be reconstructed and reconstructing the 2D PFP based on the determined size or area.
제 12 항에 있어서,
상기 2차원 PFP 복원 단계는 복원하려는 2차원 PFP의 크기를 결정할 때 상기 경계점의 좌표, 상기 3차원 동영상에서 픽셀들 간의 간격, 및 상기 3차원 동영상의 해상도를 이용하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 방법.
13. The method of claim 12,
The 2D PFP reconstruction step may include using the coordinates of the boundary point, the spacing between pixels in the 3D video, and the resolution of the 3D video when determining the size of the 2D PFP to be reconstructed.
제 10 항에 있어서,
상기 홀로그램 정보 생성 단계는,
복원된 2차원 PFP 내에서 적어도 두개의 지점들을 선택하는 지점 선택 단계;
선택된 지점들 중 하나의 지점을 좌표 이동시켜 위치 이동된 2차원 PFP를 획득하는 위치 변화 PFP 획득 단계;
선택된 모든 지점들에 대하여 위치 이동된 2차원 PFP들이 획득되면 획득된 2차원 PFP들을 결합시키는 PFP 결합 단계; 및
결합된 2차원 PFP들로부터 미리 정해진 크기의 프리 CGH 패턴을 추출하여 상기 홀로그램 정보를 생성하는 CGH 패턴 기반 홀로그램 정보 생성 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 방법.
11. The method of claim 10,
The hologram information generating step,
A point selection step of selecting at least two points in the reconstructed two-dimensional PFP;
A position change PFP obtaining step of obtaining a positionally shifted two-dimensional PFP by coordinate shifting one of the selected points;
A PFP combining step of combining the obtained two-dimensional PFPs when the two-dimensional PFPs which are moved relative to all selected points are obtained; And
CGH pattern-based hologram information generation step of generating the hologram information by extracting a pre-CGH pattern of a predetermined size from the combined two-dimensional PFPs
Hologram generation method comprising a.
제 14 항에 있어서,
상기 CGH 패턴 기반 홀로그램 정보 생성 단계는 상기 미리 정해진 크기에 부합하는 프리 CGH 패턴으로 상기 선택된 모든 지점들을 포함하는 프리 CGH 패턴을 추출하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 방법.
15. The method of claim 14,
The generating of the CGH pattern-based hologram information includes extracting a pre-CGH pattern including all the selected points as a pre-CGH pattern corresponding to the predetermined size.
제 10 항에 있어서,
각 2차원 PFP를 복수개의 1차원 서브 PFP들로 분리하고, 분리된 1차원 서브 PFP들을 이용하여 상기 룩업 테이블을 생성하는 룩업 테이블 생성 단계
를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 방법.
11. The method of claim 10,
A lookup table generation step of dividing each two-dimensional PFP into a plurality of one-dimensional sub-PFPs and generating the look-up table using the separated one-dimensional sub-PFPs
Hologram generation method characterized in that it further comprises.
제 10 항에 있어서,
상기 타겟의 3차원 정보를 추출하며, 상기 3차원 정보로 상기 타겟의 깊이 정보와 밝기 정보를 추출하는 3차원 정보 추출 단계
를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 방법.
11. The method of claim 10,
3D information extraction step of extracting the 3D information of the target, extracting the depth information and the brightness information of the target with the 3D information
Hologram generation method characterized in that it further comprises.
제 17 항에 있어서,
상기 깊이 정보에 기초한 각 깊이 평면에 위치하는 경계점의 좌표를 추출하는 경계점 좌표 추출 단계
를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 생성 방법.
The method of claim 17,
A boundary point coordinate extraction step of extracting coordinates of a boundary point located in each depth plane based on the depth information
Hologram generation method characterized in that it further comprises.
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