KR20130123891A - 홀 발생 억제를 위한 3ｄ­워핑 방법 및 이를 적용한 영상 처리 장치 - Google Patents

홀 발생 억제를 위한 3ｄ­워핑 방법 및 이를 적용한 영상 처리 장치 Download PDF

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Abstract

홀 발생 억제를 위한 3D-워핑 방법 및 이를 적용한 영상 처리 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 영상 처리 방법은, 영상을 다수의 영역들로 분할하여, 영역들 단위로 영상을 3D-워핑한다. 이에 의해, 3D-워핑을 수행함에 있어 홀을 발생시키지 않거나, 발생시키더라도 최대한 억제시킬 수 있게 되어, 3D-워핑된 RGB-영상의 경우 정확한 화소값을 보유하게 되고, 3D-워핑된 Z-영상의 경우 정확한 깊이 정보를 보유하게 된다.

Description

홀 발생 억제를 위한 3Ｄ­워핑 방법 및 이를 적용한 영상 처리 장치{3D warping method for hole reduction and image processing apparatus using the same}
본 발명은 3D-워핑 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영상의 시점을 다른 시점으로 이동시키기 위한 3D-워핑 방법 및 장치에 관한 것이다.
3D-워핑은 영상의 시점을 다른 시점으로 이동시키는 영상 처리를 말한다. 깊이에 대한 정보를 담고 있는 Z-영상을 생성하는 Z-카메라의 시점과 색상에 대한 정보를 담고 있는 RGB-영상을 생성하는 RGB-카메라의 시점을 일치시키기 위해, Z-영상의 시점을 RGB-영상의 시점으로 이동시키는 경우에 3D-워핑이 대표적으로 이용된다.
뿐만 아니라, RGB-카메라에 의해 생성된 RGB-영상의 시점을 다른 시점으로 이동시켜 다시점 영상을 생성하는 경우에도, 3D-워핑이 이용된다.
전자와 후자 모두의 경우에 3D-워핑된 영상에는 데이터가 정의되지 않는 홀(Hole)들이 발생하게 되는데, 이는 홀 제거 기법에 의해 데이터로 채워지더라도 부정확한 데이터로 채워질 여지가 있어, 영상의 품질을 떨어뜨리는 문제를 유발한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 3D-워핑을 수행함에 있어 홀을 발생시키지 않거나, 발생시키더라도 최대한 억제시킬 수 있는 3D-워핑 방법 및 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 영상 처리 방법은, 영상을 다수의 영역들로 분할하는 단계; 및 상기 분할단계에서 생성된 영역들 단위로, 상기 영상을 3D-워핑하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 분할단계는, 상기 영상에서 특징점들을 추출하는 단계; 및 상기 추출단계에서 추출된 특징점들을 연결하여, 상기 다수의 영역들을 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 추출단계는, 상기 영상에서 에지들을 검출하는 단계; 및 상기 에지들에 의한 절점들을 추출하는 단계;를 포함하고, 상기 생성단계는, 상기 절점들을 연결하여 상기 다수의 영역들을 생성할 수 있다.
그리고, 상기 다수의 영역들은, 동일한 형상의 영들일 수 있다.
또한, 상기 형상은, 삼각형일 수 있다.
그리고, 상기 3D-워핑 단계는, 상기 특징점들을 3D-워핑하는 단계; 및 상기 영상의 영역들을 3D-워핑된 특징점들에 생성되는 영역들 내부로 각각 3D-워핑하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 영상은, 컬러-영상 또는 깊이-영상일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 영상 처리 장치는, 영상을 생성하는 카메라; 및 상기 카메라에서 생성된 영상을 다수의 영역들로 분할하고, 영역들 단위로 상기 영상을 3D-워핑하는 영상 프로세서;를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 3D-워핑을 수행함에 있어 홀을 발생시키지 않거나, 발생시키더라도 최대한 억제시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 3D-워핑된 RGB-영상의 경우, (거의) 모든 화소에 대해 정확한 화소값을 보유하게 되어 다시점 영상 생성시 최상의 화질을 유지할 수 있게 된다. 또한, 3D-워핑된 Z-영상의 경우, (거의) 모든 화소에 대해 정확한 깊이 정보를 보유하게 되어, 정확한 입체적 표현이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상 처리 장치의 블럭도,
도 2는, 도 1에 도시된 영상 처리 장치에 의한 RGB-영상의 3D-워핑 과정의 상세히 설명에 제공되는 흐름도,
도 3은 에지 검출의 부연 설명에 제공되는 도면,
도 4는 절점 추출의 부연 설명에 제공되는 도면, 그리고,
도 5는 절점들을 이용한 RGB-영상 분할의 부연 설명에 제공되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상 처리 장치의 블럭도이다. 본 실시예에 따른 영상 처리 장치는, 하나의 RGB-영상과 Z-영상을 이용하여 다시점 영상을 생성하기 위한 3D-워핑을 수행하는데, 이 3D-워핑 과정에서 홀을 발생시키지 않는다.
이와 같은 기능을 수행하는 영상 처리 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, RGB-카메라(110), Z-카메라(120), 영상 프로세서(130) 및 영상 응용부(140)를 구비한다.
RGB-카메라(110)는 촬영을 통해 컬러-영상인 RGB-영상을 생성하고, Z-카메라(120)는 RGB-영상에 대한 깊이-영상(Depth Image)인 Z-영상을 생성한다.
영상 프로세서(130)는 RGB-카메라(110)에서 생성된 RGB-영상과 Z-카메라(120)에서 생성된 Z-영상을 이용하여, 다양한 시점의 영상들을 생성한다. 이와 같은 기능을 수행하는 영상 프로세서(130)는, RGB-영상 교정/정렬부(131), 에지 검출부(132), 절점 추출부(133), RGB-영상 분할부(134), RGB-영상 3D-워핑부(135), Z-영상 교정/정렬부(136), Z-영상 3D-워핑부(137), Z-영상 인페인팅부(138) 및 Z-영상 업샘플링부(139)를 구비한다.
RGB-영상 교정/정렬부(131)는 RGB-카메라(110)의 내부 인자(Intrinsic Parameter)와 외부 인자(Extrinsic Parameter)에 따라 RGB-영상을 교정(Calibration)하고 기준선에 정렬(Rectificarion)한다.
에지 검출부(132)는 RGB-영상 교정/정렬부(131)에서 교정/정렬된 RGB-영상에서 에지를 검출한다. 절점 추출부(133)는 에지 검출부(132)에서 검출된 에지들을 이용하여 절점들을 추출한다.
RGB-영상 분할부(134)는 절점 추출부(133)에서 추출된 절점들을 연결하여 삼각 영역(삼각 형상의 영역)들을 생성함으로서, RGB-영상을 다수의 삼각 영역들로 분할한다.
한편, Z-영상 교정/정렬부(136)는 Z-카메라(120)의 내부 인자와 외부 인자에 따라 Z-영상을 교정하고 기준선에 정렬한다. Z-영상 3D-워핑부(137)는 Z-영상 교정/정렬부(136)에서 교정/정렬된 Z-영상을 RGB-영상의 시점으로 3D-워핑한다.
Z-영상 인페인팅부(138)는 Z-영상 3D-워핑부(137)에서 3D-워핑된 Z-영상을 인페인팅(Inpainting)하여 3D-워핑된 Z-영상에 존재하는 홀들을 제거한다. Z-영상 업샘플링부(139)는 인페인팅된 Z-영상을 RGB-영상의 크기로 업샘플링(Upsampling)한다. 업샘플링은 Z-영상의 해상도가 RGB-영상의 해상도 보다 낮은 것을 염두한 것이다.
RGB-영상 3D-워핑부(135)는 RGB-영상 교정/정렬부(131)에서 출력되는 RGB-영상과 Z-영상 업샘플링부(139)에서 출력되는 Z-영상을 이용하여, 다양한 시점의 RGB-영상들을 생성한다.
이를 위해, RGB-영상을 다양한 시점들로 3D-워핑하여야 하는데, 이때 RGB-영상 3D-워핑부(135)는 RGB-영상 분할부(134)에 의해 '다수의 삼각 영역들로 분할된 RGB-영상'(이하, '분할 영상'으로 표시)을 참조한다. 구체적으로, RGB-영상 3D-워핑부(135)는 분할 영상의 삼각 영역들 단위로 3D-워핑을 수행한다.
영상 응용부(140)는 영상 프로세서(130)에서 생성된 다양한 시점의 영상들을 디스플레이에 표시하거나, 저장매체에 저장할 수 있음은 물론, 이들을 이용한 객체 인식 등의 다양한 응용을 수행할 수 있다.
이하에서는, 도 1에 도시된 영상 처리 장치에 의한 RGB-영상의 3D-워핑 과정에 대해 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 에지 검출부(132)는 RGB-카메라(110)에서 생성된 후 RGB-영상 교정/정렬부(131)에서 교정/정렬된 RGB-영상에서 에지를 검출한다(S210).
S210단계에서의 에지 검출로, 윈도우를 이용한 에지 검출 기법(예를 들면, Sobel 기법), 색상 경계에서의 연결 관계를 고려한 에지 검출 기법(예를 들면, Canny 기법) 등을 적용할 수 있다.
도 3의 좌측에는 특정 RGB-영상에 대해 Sobel 기법으로 에지를 검출한 결과를 도시하였고, 도 3의 우측에는 특정 RGB-영상에 대해 Canny 기법으로 에지를 검출한 결과를 도시하였다.
이후, 절점 추출부(133)는 S210단계에서 검출된 에지들을 이용하여 절점들을 추출한다(S220). S220단계에서 추출되는 절점들은, 에지들이 방향이 급변화하는 점들, 에지들이 불연속하는 점들 및 기타 특이한 특성을 나타내는 점들이다.
도 4의 좌측에는 도 3의 좌측에 도시된 에지 영상에 대한 절점 추출 결과를 도시하였고, 도 4의 우측에는 도 3의 우측에 도시된 에지 영상에 대한 절점 추출 결과를 도시하였다.
다음, RGB-영상 분할부(134)는 절점 추출부(133)에서 추출된 절점들을 연결하여 삼각 영역들을 생성함으로서, RGB-영상을 다수의 삼각 영역들로 분할한다(S230).
S230단계에서 생성되는 삼각 영역은, 이루는 내각들 중 최소인 각이 최대화되는 방향으로 생성되고, 내부에는 절점이 포함되지 않도록 생성한다. RGB-영상 분할부(134)에 의해 RGB-영상은 다수의 삼각 영역들로 분할된다.
이 삼각 영역들은 에지들을 기반으로 추출한 절점들을 이용하여 생성하였기 때문에, 하나의 삼각 영역은 전경 또는 배경의 내부에 위치한다. 즉, S230단계에 의해 생성된 삼각 영역은 전경과 배경에 걸쳐서 위치하지 않는다.
도 5의 좌측에는 도 4의 좌측에 도시된 절점들을 이용한 RGB-영상의 분할 결과를 도시하였고, 도 5의 우측에는 도 4의 우측에 도시된 절점들을 이용한 RGB-영상의 분할 결과를 도시하였다.
이후, RGB-영상 3D-워핑부(135)는 RGB-영상에 나타난 절점들을 다른 시점으로 3D-워핑한 후(S240), RGB-영상의 삼각 영역들을 S240단계에서 3D-워핑된 절점들에 의해 생성되는 삼각 영역들 내부로 각각 3D-워핑한다(S250).
S250단계에서의 3D-워핑은 픽셀 대 픽셀 간의 3D-워핑이 아닌, 영역 대 영역 간의 3D-워핑이므로, 홀이 발생하지 않는다. 즉, S250단계에서의 3D-워핑은 영역 단위의 3D-워핑이라 할 수 있다.
지금까지, RGB-영상을 3D-워핑함에 있어 홀을 발생시키지 않는 기법에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.
위 실시예에서, RGB-영상은 삼각 영역들로 분할하는 것을 상정하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 일 예에 불과한 것으로 다른 형상(예를 들면, 사각형, 오각형 등)의 영역들로 분할하는 것도 가능하다.
이때, 분할되는 영역들의 형상이 모두 동일함이 바람직하지만, 필요와 사양에 따라 영역들의 형상들을 각기 다르게 하는 것도 가능하다.
또한, 위 실시예에서는 절점들을 기준으로 RGB-영상을 분할하는 것으로 도시하고 설명하였는데, 이 역시 설명의 편의를 위한 일 예에 불과하다. 절점 이외의 다른 특징점들을 기준으로 RGB-영상을 분할하는 것도 가능하다.
그리고, 위 실시예에서는 RGB-영상에 대한 3D-워핑을 상정하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 Z-영상에 대해서도 적용가능하다. 도 1에서 Z-영상에 대한 3D-워핑은 픽셀 단위의 3D-워핑을 상정하였지만, Z-영상을 다수의 영역들로 분할하여 영역들 단위로 3D-워핑을 수행하는 것으로 대체함이 가능한 것이다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110 : RGB-카메라 120 : Z-카메라
130 : 영상 프로세서 131 : RGB-영상 교정/정렬부
132 : 에지 검출부 133 : 절점 추출부
134 : RGB-영상 분할부 135 : RGB-영상 3D-워핑부
136 : Z-영상 교정/정렬부 137 : Z-영상 3D-워핑부
138 : Z-영상 인페인팅부 139 : Z-영상 업샘플링부
140 : 영상 응용부

Claims (8)

  1. 영상을 다수의 영역들로 분할하는 단계; 및
    상기 분할단계에서 생성된 영역들 단위로, 상기 영상을 3D-워핑하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 분할단계는,
    상기 영상에서 특징점들을 추출하는 단계; 및
    상기 추출단계에서 추출된 특징점들을 연결하여, 상기 다수의 영역들을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 추출단계는,
    상기 영상에서 에지들을 검출하는 단계; 및
    상기 에지들에 의한 절점들을 추출하는 단계;를 포함하고,
    상기 생성단계는,
    상기 절점들을 연결하여 상기 다수의 영역들을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 다수의 영역들은,
    동일한 형상의 영들인 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 형상은,
    삼각형인 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 3D-워핑 단계는,
    상기 특징점들을 3D-워핑하는 단계; 및
    상기 영상의 영역들을 3D-워핑된 특징점들에 생성되는 영역들 내부로 각각 3D-워핑하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 영상은,
    컬러-영상 또는 깊이-영상인 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  8. 영상을 생성하는 카메라; 및
    상기 카메라에서 생성된 영상을 다수의 영역들로 분할하고, 영역들 단위로 상기 영상을 3D-워핑하는 영상 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
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