KR20140092460A

KR20140092460A - 2차원 이미지의 홀로그램 이미지 변환 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20140092460A
Application number: KR1020120156767A
Authority: KR
Inventors: 홍성희; 이상원; 강훈종; 김영민
Original assignee: 전자부품연구원
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-07-24
Also published as: KR101440482B1

Abstract

2차원 이미지의 홀로그램 이미지 변환 장치 및 그 방법이 제공된다. 상기 2차원 이미지의 홀로그램 이미지 변환 장치는, 분류별 오브젝트 패턴(object pattern)을 저장하고 있는 오브젝트 패턴 데이터베이스에서 홀로그램 이미지로 변환하기 위한 2차원 이미지의 패턴과 가장 유사한 오브젝트 패턴을 탐색하는 선택 이미지 매칭부를 포함한다. 상기 선택 이미지 매칭부에서 탐색된 오브젝트 패턴의 정보를 토대로 하여 상기 2차원 이미지를 가상공간에 3차원 오브젝트로 복원한 후 미리 설정된 회전각에 맞춰 상기 3차원 오브젝트 패턴을 회전시켜 각속도에 따른 시점별 2차원 이미지를 추출하는 오브젝트 이미지 추출부를 구비하며, 상기 회전각에 따른 2차원 추출 이미지를 토대로 각 방향에서 3차원 깊이를 갖는 호겔정보를 추출하고, 상기 추출된 호겔정보를 재배치하여 상기 2차원 이미지에 대응한 홀로그램을 생성하는 홀로그램 생성부를 아울러 포함한다. 위와 같은 2차원 이미지의 홀로그램 이미지 변환 장치는 2차원 이미지를 기반으로 실제 홀로그램의 효과를 제공할 수 있어 누구나 쉽게 입체적인 이미지를 즐길 수 있다.

Description

2차원 이미지의 홀로그램 이미지 변환 장치 및 그 방법{Apparatus converting hologram image of two-dimensional image and method thereof}

본 발명은 영상 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 분류별 오브젝트 패턴(object pattern)을 저장하고 있는 오브젝트 패턴 데이터베이스(DB: database)에서 홀로그램(hologram) 이미지로 변환하기 위한 2차원 이미지(two dimensions image)의 패턴과 가장 유사한 오브젝트 패턴을 탐색하고, 이를 기반으로 상기 2차원 이미지를 홀로그램 이미지로 변환하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

홀로그램은 영상이 3차원이고, 실물과 똑같이 입체적으로 보이는 사진 또는 그림이다. 홀로그램은 홀로그래피의 원리를 이용하여 만들어진다. 홀로그래피의 원리는 레이저에서 나온 광선을 2개로 나눠 하나의 빛은 직접 스크린을 비추게 하고, 다른 하나의 빛은 우리가 보려고 하는 물체에 비추는 것이다. 이때 직접 스크린을 비추는 빛을 기준광(reference beamㆍ참조광)이라고 하고, 물체를 비추는 빛을 물체광(object beam)이라고 한다.

물체광은 물체의 각 표면에서 반사돼 나오는 빛이므로 물체 표면에 따라 위상차(물체 표면에서부터 스크린까지의 거리)가 각각 다르게 나타난다. 이때 변형되지 않은 기준광이 물체광과 간섭을 일으키며 이때의 간섭무늬가 스크린에 저장된다. 이러한 간섭무늬가 저장된 필름을 홀로그램이라고 한다. 다음으로, 이와 같이 홀로그램에 저장된 영상을 복원하려면 광선을 다시 기록 매체에 조사하면 되는데, 복원 시에도 기록 시와 동일한 파장과 위상을 갖는 참조광이 조사되어야 한다.

상기와 같은 홀로그램은 물체로부터 오리지널 홀로그램을 획득하여 저장하는 카메라를 이용하여 만들어지는 것이 일반적이다. 그러나 이러한 방법은 고가의 특수 카메라나 많은 수의 카메라를 사용하여야 함으로써 홀로그램을 획득하기까지 많은 비용이 소요되는 문제가 있었다.

또한 3D(three dimensional) 영화가 상용화된 이후로, 2D(two-dimensional) 이미지를 3D이미지로 변환하는 많은 기술들이 개발되어 왔다. 이러한 기술로서는 하기 선행기술문헌 "2D-3D 변환 기술의 동향 및 전망"에 기재된 기술을 그 예로 들 수 있다. 그러나, 위와 같은 선행기술문헌에 기재된 2D-3D 변환 기술은 3D보다는 2.5D 정도로 인식되어 온 것이 사실이며, 특정 시점에서는 입체적으로 보이지만 자연스럽지 못한 문제가 있었다.

2D-3D 변환 기술의 동향 및 전망(2011년 2월 전자공학회지 제38권 제2호 pp.129-135)

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 분류별로 구분된 다수의 오브젝트 패턴(object pattern)을 저장하고 있는 오브젝트 패턴 데이터베이스(DB: database)에서 홀로그램(hologram) 이미지로 변환하기 위한 2차원 이미지(two dimensions image)와 가장 유사한 오브젝트 패턴을 탐색(취득)하고, 이를 기초로 하여 홀로그램 이미지를 생성하는 2차원 이미지의 홀로그램 이미지 변환 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수의 평면 이미지(즉, 2차원 이미지 ; 2D 이미지)를 저장하고 있는 2차원 이미지 DB와; 분류별로 구분된 다수의 오브제트 패턴들을 저장하고 있는 오브젝트 패턴 DB와; 상기 2차원 이미지 DB로부터 홀로그램 이미지로 변환하기 위한 2차원 이미지가 선택 시 상기 2차원 평면 이미지와 가장 유사한 분류별 오브젝트 패턴을 상기 오브젝트 패턴 DB에서 탐색하고, 상기 탐색된 오브젝트 패턴의 정보를 가상공간(virtual memory)에 3차원 오브젝트를 복원(모델링)한 후 미리 설정된 회전각에 맞춰 상기 3차원 오브젝트 패턴을 회전시켜 각속도에 따른 시점별 2차원 이미지를 추출하고, 상기 추출된 2차원 이미지 정보에서 3차원 깊이 정보가 담긴 호겔정보를 추출하며 이를 재배열하여 홀로그램 이미지를 생성하는 이미지 변환 장치를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

상기 이미지 변환 장치는 외부로부터의 명령에 응답하여 상기 2차원 이미지 DB로부터 홀로그램 이미지로 변환하기 위한 평면 이미지를 선택하여 획득하고, 상기 획득된 평면 이미지와 가장 유사한 분류별 오브젝트 패턴을 상기 오브젝트 패턴 DB로부터 탐색하는 이미지 선택 매칭부와, 상기 탐색된 오브젝트 패턴의 정보를 토대로 하여 상기 2차원 이미지를 가상공간에 3차원 오브젝트로 복원한 후 미리 설정된 회전각에 맞춰 상기 3차원 오브젝트 패턴을 회전시켜 각속도에 따른 시점별 2차원 이미지를 추출하는 오브젝트 이미지 추출부와, 상기 회전각에 따른 2차원 추출 이미지를 토대로 각 방향에서 3차원 깊이를 갖는 호겔정보를 추출하고, 상기 추출된 호겔정보를 재배치하여 상기 2차원 이미지에 대응한 홀로그램을 생성하는 홀로그램 생성부로 구성함을 특징으로 한다.

본 발명에 따라 2차원 이미지를 홀로그램 이미지로 변환하는 방법은 다수의 2차원 이미지의 집합으로 구성된 2차원 이미지 DB와, 분류별로 된 다수의 오브젝트 패턴의 집합으로 구성된 오브젝트 DB를 구축하는 데이터베이스 구축 단계와; 상기 2차원 이미지 DB로부터 홀로그램 이미지로 변환하기 위한 평면 이미지가 선택 시 상기 평면 이미지와 가장 유사한 분류별 오브젝트 패턴을 상기 오브젝트 패턴 DB에서 획득하는 탐색하는 이미지 선택 매칭단계와; 상기 탐색된 오브젝트 패턴의 정보를 토대로 하여 상기 2차원 이미지를 가상공간에 3차원 오브젝트로 복원한 후 미리 설정된 회전각에 맞춰 상기 3차원 오브젝트 패턴을 회전시켜 각속도에 따른 시점별 2차원 이미지를 추출하는 오브젝트 이미지 추출단계와; 상기 회전각에 따른 2차원 추출 이미지를 토대로 각 방향에서 3차원 깊이를 갖는 호겔정보(호겔이미지)를 추출하고, 상기 추출된 호겔정보를 재배치하여 상기 2차원 이미지에 대응한 홀로그램을 생성하는 홀로그램 생성단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명의 실시에 따른 2차원 이미지의 홀로그램 이미지 변환 장치는 평면적 이미지를 그에 대응하는 오브젝트 패턴을 이용하여 3차원 오브젝트를 모델링하고, 상기 모델링된 3차원 오브젝트 이미지를 회전각에 따를 각속도에 따른 시점별 2차원 이미지를 추출하고, 상기 회전각에 따른 2차원 이미지를 토대로 각 방향에서의 3차원 깊이를 갖는 호겔정보를 추출하여 홀로그램을 생성함으로써 고가의 카메라를 이용하지 않고서도 홀로그램을 생성할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 2차원 이미지의 홀로그램 이미지 변환 장치의 블록도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 2차원 이미지의 홀로그램 이미지 변환 제어 흐름도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 2차원 이미지의 홀로그램 이미지 변환을 설명하기 위한 프로세스를 설명하기 위한 도면이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 하기에 설명되는 본 발명의 실시 예는 당업자에게 본 발명의 사상을 충분하게 전달하기 위한 것임에 유의하여야 한다.

본 발명에 따른 2차원 이미지의 홀로그램 이미지 변환 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 다수의 평면 이미지(2차원 이미지)들이 저장된 2차원 이미지 DB(10)을 가지고 있다. 상기 2차원 이미지 DB(10)에 저장된 평면적 이미지들은 스틸 카메라 등에 의해 촬영된 사진일 수 있다. 또한, 본 발명은 분류별로 작성된 다수의 오브젝트 패턴들이 저장된 오브젝트 패턴 DB(20)를 구비하고 있다. 여기서, DB는 하드디스크, 반도체 메모리 등과 같은 저장매체가 사용될 수 있고, 프로세서와 저장매체를 포함하는 서버(server)로 구성할 수 있다.

상기 오브젝트 패턴 DB(20)에는 2차원에서 3차원으로 오브젝트를 복원하기 위한 다수의 오브젝트 패턴들이 저장되어 있는데, 상기 오브젝트 패턴은 하나의 사물에 대하여 수평방향으로 일정한 회전각도별 예를 들면, 10도마다 촬영되어진 2차원 이미지들과 수직방향으로 10도마다 촬영된 2차원 이미지들이 저장된다. 따라서 하나의 오브젝트 패턴을 적어도 20장 내외의 2차원 이미지로 구성된다.

상기에서 "분류별"이라 함은 홀로그램 이미지로 작성될 수 있는 사물의 종류를 의미하는 것으로, 본 발명에서는 다수의 주전자 형상과 모양의 조합으로 된 2차원 이미지로 가정하여 설명한다. 이러한 오브젝트 패턴은 2차원에서 3차원으로 오브젝트 복원을 위한 정보 DB를 구축하는 것에 의해 만들어지며, 가능한 많을수록 좋다.

위와 같은 2차원 이미지 DB(10)와 오브젝트 패턴 DB(20)는 용이하게 구축할 수 있다. 즉, 2차원 이미지 DB(10)는 사용자에 의해 구축되는 것으로 2차원 이미지는 통상의 스틸 카메라라 사물을 촬영하여 그에 대응한 이미지 정보를 저장매체에 저장하여 구축할 수 있고, 오브젝트 패턴 DB(20)는 사물의 주위에 다수의 카메라 배치하여 촬영된 장면(scene)의 스틸 이미지 또는 사물을 오브젝트 턴테이블에 올려놓고 이를 회전시켜가면서 카메라로 촬영하여 획득한 장면 이미지들을 저장매체에 분류별로 저장하여 구축할 수 있다.

상기 2차원 이미지 DB(10)에 저장된 다수의 2차원 이미지들은 이미지 변환 장치(30)에 의해 선택된다. 즉, 외부로부터의 선택 명령이 이미지 변환 장치(30)로 입력되는 경우, 상기 이미지 변환 장치(30)내의 이미지 선택 매칭부(31)가 S1과정에서 2차원 이미지 DB(10)에 저장된 이미지 중 홀로그램 이미지로 변환하고자 하는 2차원 이미지(P1)를 선택하여 내부 저장영역에 로딩 한다.

이후, 상기 이미지 선택 매칭부(31)는 S2과정에서 상기 선택된 2차원 이미지(P1)와 가장 유사한 오브젝트 패턴(P2)을 오브젝트 패턴 DB(20)에서 탐색하여 이를 획득하고, 상기 선택된 2차원 이미지(P1)와 오브젝트 패턴(P2)을 오브젝트 이미지 추출부(33)로 보낸다. 이때, 상기 오브젝트 패턴(P2)는 하나의 사물에 대하여 일정 각도 마다 촬영된 다수의 2차원 이미지의 집합으로 구성된 정보로서, 앞서 기술한 바와 같이 수직축과 수평축을 각각 기준 하여 일정한 회전각도에 대응한 장면의 2차원 이미지의 집합으로 구성된 것이다. 예를 들어 10도 회전각도마다 촬영된 경우 수평축의 회전 장면 10장 수직축의 회전장면 10장 총 20장의 2차원 이미지의 집합이다.

오브젝트 이미지 추출부(33)는 S3과정에서 획득된 오브젝트 패턴(P2)을 토대로 하여 가상공간에 3차원 오브젝트(P3)를 복원한다. 이때, 상기 가상공간은 메모리(32)를 이용할 수도 있고, 오브젝트 이미지 추출부(33) 내의 램영역을 이용할 수 있다. 여기서, 3차원 오브젝트(P3)를 복원한다 함은 입력된 실제의 2차원 이미지(P1)에서 부족한 3차원 정보를 획득된 오브젝트 패턴(P2)을 토대로 재구성한 정보를 의미한다.

가상공간에 3차원 오브젝트 이미지(P3)를 복원한 오브젝트 이미지 추출부(33)는 S4과정에서 3D모델링된 3차원 오브젝트 이미지를 미리 설정된 회전각에 ??춰 회전하면서 회전각(각속도)에 따른 시점별 2차원 이미지(P4)를 추출한다. 여기서, 상기 3차원 오브젝트 이미지(P3)는 방향에 상관없이 회전이 가능한 모델로서, 특정 회전각에 따라 각 방향에 따른 시점별 2차원 이미지(P4)의 추출이 가능하다.

위와 같은 과정에 의해 오브젝트 이미지 추출부(33)에 의해 추출된 시점별 2차원 이미지(P4)는 홀로그램 생성부(34)로 보내진다. 상기 홀로그램 생성부(34)는 S5과정에서 추출된 시점별 2차원 이미지(P4)를 토대로 각각의 호겔 정보를 추출한다. 즉, 추출된 시점별 2차원 이미지(P4)에서 3차원 깊이 정보가 담기는 호겔 정보를 추출한다.

상기 S5과정을 수행한 홀로그램 생성부(34)는 시점별 2차원 이미지(P4)에서 추출된 호겔 정보를 재배치하여 홀로그램 이미지를 생성한다. 즉, 홀로그램 생성부(34)는 S6과정에서 시점별도 추출된 2차원 이미지(P4)로부터 각 방향에서의 3차원 깊이 정보가 담긴 호겔정보를 재배치하여 홀로그램 이미지를 생성하고, 그 정보를 메모리(34)에 저장한다.

상기 메모리(34)에 저장된 홀로그램 이미지는 외부 명령에 의해 출력부(40)내의 홀로그램 프린터(41)에서 스크린으로 인쇄되거나 3차원 모니터(42)를 통해 시각적으로 표출된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 2차원 이미지의 홀로그램 이미지 변환 장치는 2차원 이미지를 기반으로 실제와 같은 홀로그램의 효과를 제공할 수 있어 홀로그램 영상장치의 대중화를 꾀할 수 있다.

10 : 2차원 이미지 DB 20 : 오브젝트 이미지 패턴 DB
30 : 이미지 변환 장치 31 : 이미지 선택 매칭부
32 : 메모리 33 : 오브젝트 이미지 추출부
40 : 출력부 41 : 홀로그램 프린터
42 : 3차원 모니터,

Claims

2차원 이미지의 홀로그램 이미지 변환 장치에 있어서,
다수의 2차원 이미지를 저장하고 있는 2차원 이미지 DB와;
분류별로 구분된 다수의 오브제트 패턴들을 저장하고 있는 오브젝트 패턴 DB와;
상기 2차원 이미지 DB로부터 홀로그램 이미지로 변환하기 위한 2차원 이미지가 선택 시 상기 2차원 평면 이미지와 가장 유사한 분류별 오브젝트 패턴을 상기 오브젝트 패턴 DB에서 탐색하여 이를 가상공간에 3차원 오브젝트로 복원한 후 미리 설정된 회전각에 맞춰 상기 3차원 오브젝트 패턴을 회전시켜 각속도에 따른 시점별 2차원 이미지를 추출하고, 상기 추출된 2차원 이미지 정보에서 3차원 깊이 정보가 담긴 호겔정보를 추출하며 이를 재배열하여 홀로그램 이미지를 생성하는 이미지 변환 장치;를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 2차원 이미지의 홀로그램 이미지 변환 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 이미지 변환 장치는,
외부로부터의 명령에 응답하여 상기 2차원 이미지 DB로부터 홀로그램 이미지로 변환하기 위한 평면 이미지를 선택하여 획득하고, 상기 획득된 평면 이미지와 가장 유사한 분류별 오브젝트 패턴을 상기 오브젝트 패턴 DB로부터 탐색하는 이미지 선택 매칭부와;
상기 탐색된 오브젝트 패턴의 정보를 토대로 하여 상기 2차원 이미지를 가상공간에 3차원 오브젝트로 복원한 후 미리 설정된 회전각에 맞춰 상기 3차원 오브젝트 패턴을 회전시켜 각속도에 따른 시점별 2차원 이미지를 추출하는 오브젝트 이미지 추출부와;
상기 회전각에 따른 2차원 추출 이미지를 토대로 각 방향에서 3차원 깊이를 갖는 호겔정보를 추출하고, 상기 추출된 호겔정보를 재배치하여 상기 2차원 이미지에 대응한 홀로그램을 생성하는 홀로그램 생성부;로 구성함을 특징으로 하는 2차원 이미지의 홀로그램 이미지 변환 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 이미지 변환 장치에는 상기 변환된 홀로그램 이미지를 스크린에 인쇄하는 홀로그램 프린터와 상기 변환된 홀로그램 이미지를 시각적으로 표출하는 3차원 모니터가 결합됨을 특징으로 하는 2차원 이미지의 홀로그램 이미지 변환 장치.
2차원 이미지의 홀로그램 이미지 변환 방법에 있어서,
다수의 2차원 이미지의 집합으로 구성된 2차원 이미지 DB와, 분류별로 된 다수의 오브젝트 패턴의 집합으로 구성된 오브젝트 DB를 구축하는 데이터베이스 구축 단계와;
상기 2차원 이미지 DB로부터 홀로그램 이미지로 변환하기 위한 평면 이미지가 선택 시 상기 평면 이미지와 가장 유사한 분류별 오브젝트 패턴을 상기 오브젝트 패턴 DB에서 획득하는 탐색하는 이미지 선택 매칭단계와;
상기 탐색된 오브젝트 패턴의 정보를 토대로 하여 상기 2차원 이미지를 가상공간에 3차원 오브젝트로 복원한 후 미리 설정된 회전각에 맞춰 상기 3차원 오브젝트 패턴을 회전시켜 각속도에 따른 시점별 2차원 이미지를 추출하는 오브젝트 이미지 추출단계와;
상기 회전각에 따른 2차원 추출 이미지를 토대로 각 방향에서 3차원 깊이를 갖는 호겔정보를 추출하고, 상기 추출된 호겔정보를 재배치하여 상기 2차원 이미지에 대응한 홀로그램을 생성하는 홀로그램 생성단계;를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 2차원 이미지의 홀로그램 이미지 변환 방법.