KR20160014288A - Method for rendering three dimensional image of circle type display - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 360도 원형 디스플레이의 3차원 영상 렌더링 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 360도의 원형으로 배치되어 어라운드뷰를 출력하는 복수개의 디스플레이에 3차원 영상을 렌더링하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional image rendering method for a 360-degree circular display, and more particularly, to a method for rendering a three-dimensional image on a plurality of displays arranged in a circle of 360 degrees to output an surround view.
일반적으로 기존의 3차원 영상 체험관은 대상물이 가능한 물리적으로 보이는 방식의 3차원 영상을 단순히 2차원의 평면 스크린에 대상물을 디스플레이하여 관람자에게 3차원 영상을 제공하였다.Generally, a conventional 3D image experience panel displays a three-dimensional image in a physically visible manner, and displays the object on a two-dimensional flat screen to provide a three-dimensional image to the viewer.
하지만, 이러한 3차원 영상 체험관은 2차원의 평면 스크린을 통해서 3차원 영상이 제공되므로 관람자의 뇌는 공간적인 측면의 인지가 낮아 3차원 영상을 느끼는 효과가 낮다는 문제점이 있었다.However, since such a three-dimensional image experiencing pipe is provided with a three-dimensional image through a two-dimensional flat screen, there is a problem that the viewer's brain has a low perception of the spatial side, and the effect of sensing the three-dimensional image is low.
이러한 문제점을 해결하고자 종래에는 도1과 같이 복수개의 디스플레이를 360도 원형으로 배치하고, 360도 파노라마 영상을 각각의 디스플레이에 분할 출력시켜 어라운드뷰를 제공하였다. 이에 따라 관람자는 원형으로 배치된 디스플레이의 중심에서 3차원 영상을 360도 모든 각도에서 볼 수 있도록 하여 관람자의 뇌는 공간적인 측면의 인지가 높아져 3차원 영상이 현실성 있게 느낄 수 있도록 한다.Conventionally, as shown in FIG. 1, a plurality of displays are arranged in a circle of 360 degrees, and a 360-degree panoramic image is dividedly outputted to each of the displays to provide an overview view. Thus, the spectator can view the 3D image at 360 degrees from the center of the display, which is arranged in a circle, so that the perception of the spatial aspect of the viewer 's brain is enhanced, so that the 3D image can be felt realistically.
그러나 상기와 같은 종래기술은 운영체제와 소프트웨어가 지원하는 픽셀 수에 제한이 있기 때문에 360도로 배치된 복수개의 디스플레이에 3차원 영상을 렌더링하기 위해서는 각각의 디스플레이마다 렌더링장치(컴퓨터)가 연결되어 있어야만 하는 문제점이 있다. 이에 따라 많은 수의 랜더링장치가 필요하게 되므로 360도 원형 디스플레이의 구축 비용이 크게 상승하는 문제점이 있다.However, since the above-described prior art has a limitation on the number of pixels supported by the operating system and software, in order to render a three-dimensional image on a plurality of displays arranged at 360 degrees, it is necessary to connect a rendering device (computer) . As a result, a large number of rendering apparatuses are required, which causes a problem that the construction cost of the 360-degree circular display increases greatly.
앞선 배경기술에서 도출된 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 360도로 배치된 복수개의 디스플레이에 연결되는 렌더링장치의 개수를 최소화한 상태에서 3차원 영상을 렌더링할 수 있도록 하는 360도 원형 디스플레이의 3차원 영상 렌더링 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a 360-degree circular display capable of rendering a three-dimensional image while minimizing the number of rendering devices connected to a plurality of displays disposed at 360 degrees, And a method of rendering a three-dimensional image.
상기한 목적은, 본 발명의 실시예에 따라, 360도의 원형으로 배치되어 어라운드뷰 영상을 출력하는 복수개의 디스플레이에 3차원 영상을 렌더링하는 방법에 있어서, 360도 어라운드뷰 영상을 생성하여 하나의 렌더링장치에 저장하는 영상저장단계와; 상기 360도 어라운드뷰 영상을 상기 디스플레이의 개수에 맞게 세로로 분할하는 제1영상분할단계와; 상기 제1영상분할단계에서 분할된 영상을 가로로 분할하는 제2영상분할단계; 및 상기 가로로 분할된 영상을 각각 개별로 3차원 렌더링하는 렌더링단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 360도 원형 디스플레이의 3차원 영상 렌더링 방법에 의해 달성된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of rendering a three-dimensional image on a plurality of displays arranged in a circle of 360 degrees and outputting an overview image, the method comprising: An image storage step of storing the image data in a device; A first image segmenting step of vertically dividing the 360-degree surround view image according to the number of the displays; A second image segmentation step of horizontally dividing the image segmented in the first image segmentation step; And a rendering step of individually rendering the horizontally divided images in a three-dimensional manner. The three-dimensional image rendering method of the 360-degree circular display is achieved.
바람직하게는, 상기 렌더링장치에는 복수개의 그래픽카드가 장착되며, 상기 복수개의 그래픽카드는 상기 분할된 영상을 각각 개별로 3차원 렌더링하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the rendering apparatus is equipped with a plurality of graphics cards, and the plurality of graphics cards individually render the divided images three-dimensionally.
바람직하게는, 상기 제2영상분할단계에서 가로로 분할되는 영상의 개수는 2개 또는 3개인 것을 특징으로 한다.Preferably, the number of images divided horizontally in the second image segmentation step is two or three.
바람직하게는, 상기 렌더링단계에서는 분할된 영상이 각각 일정 시간차를 두고 3차원 렌더링되는 것을 특징으로 한다.Preferably, in the rendering step, the divided images are three-dimensionally rendered with a predetermined time difference.
상기한 실시예에 따른 본 발명에 의하면, 360도로 배치된 복수개의 디스플레이에 렌더링장치를 하나만 사용하여 3차원 영상을 원활하게 렌더링할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 원형 디스플레이의 구축 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect that a three-dimensional image can be smoothly rendered by using only one rendering device on a plurality of displays arranged at 360 degrees. Accordingly, it is possible to greatly reduce the construction cost of the circular display.
도1은 복수개의 디스플레이가 360도 원형으로 배치된 상태의 3차원 영상 체험관을 도시하는 예시도이고,
도2 내지 도5는 본 발명의 실시예에 따른 360도 원형 디스플레이의 3차원 영상 렌더링 방법을 설명하기 위한 개념도이다.FIG. 1 is an exemplary view showing a three-dimensional image experience pipe in a state in which a plurality of displays are arranged in a 360 degree circle,
2 to 5 are conceptual diagrams for explaining a three-dimensional image rendering method of a 360-degree circular display according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 해당 기술분야의 통상적인 지식을 가진자로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Brief Description of Drawings FIG. 1 is a block diagram of a computer system according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a block diagram of a computer system according to an embodiment of the present invention; FIG.
본 발명은 360도의 원형으로 배치되어 어라운드뷰 영상을 출력하는 복수개의 디스플레이에 3차원 영상을 렌더링하는 것을 전제로 한다.The present invention is based on the assumption that a three-dimensional image is rendered on a plurality of displays arranged in a circle of 360 degrees and outputting the surround view image.
그리고, 상세한 설명에 앞서 상기 어라운드뷰 영상의 생성 방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.A detailed description will now be made of a method of generating the surround view image in advance of a detailed description.
본 발명의 실시예에 따른 어라운드뷰 영상 생성 방법은, 순차적으로 촬영된 복수의 영상들로부터 임의로 선택된 이웃하는 한 쌍의 영상을 이용하여 공통 카메라 파라메타(초점거리, 렌즈의 왜곡률, 이웃하는 영상 사이의 회전각)을 산출하는 단계와, 상기 산출된 공통 카메라 파라메타들을 이용하여 각각의 이웃하는 영상들 사이의 상대적인 카메라 회전각들을 산출하는 단계와, 상기 산출된 공통 카메라 파라메타 및 이웃하는 영상들 사이의 상대적인 카메라 회전각을 이용하여 각 영상에 대응하는 카메라 투영 행렬을 산출하는 단계와, 상기 산출된 카메라 파라메타들을 이용하여 이웃하는 영상들 사이의 밝기 차이를 보정하는 단계와, 상기 산출된 카메라 투영 행렬을 이용하여 밝기 차이가 보장된 각 영상을 단일 원통에 투영하는 단계와, 상기 투영 결과 겹치는 영역에서 영상 블렌딩을 실시하여 미완성 파노라마 영상을 형성하는 단계와, 입력 영상들에서 첫 번째 영상과 상기 미완성 파노라마 영상을 이용하여 360 파노라마 영상을 완성하는 단계를 포함할 수 있다.A method of generating an approach-view image according to an exemplary embodiment of the present invention is a method for generating an eye-view image by using a pair of neighboring images arbitrarily selected from a plurality of sequentially photographed images to generate a common camera parameter (focal length, Calculating relative camera rotation angles between respective neighboring images using the calculated common camera parameters, calculating relative camera rotation angles between the calculated common camera parameters and neighboring images, Calculating a camera projection matrix corresponding to each image using a camera rotation angle; correcting a brightness difference between neighboring images using the calculated camera parameters; and using the calculated camera projection matrix Projecting each image with guaranteed brightness difference to a single cylinder; And as in the image blending in the overlap region may include forming an unfinished panoramic image, the method comprising using the first image and the unfinished panorama image from the input image 360 to complete the panoramic image.
상기 공통 카메라 파라메타를 산출하는 단계는, 주어진 입력 영상들에서 임의의 이웃하는 한 쌍의 영상을 선택하는 단계와, 상기 선택된 한 쌍의 영상에 대하여 영상 피라미드를 생성하는 단계와, 상기 영상 피라미드 상에서 템플리트 매칭을 통해 두 영상 사이의 평행이동량을 계산하는 단계와, 상기 영상 피라미드 상에서 비용 함수에 대한 LM 최소화를 통해 두 영상 사이의 회전각을 계산하는 단계와, 상기 영상 피라미드 상에서 비용 함수에 대한 LM 최소화를 통해 렌즈의 왜곡률 및 두 영상 사이의 8-파라메타 호모그라피를 계산하는 단계와, 상기 8-파라메타 호모그라피로부터 카메라의 초점거리를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of calculating the common camera parameters comprises the steps of: selecting an arbitrary pair of images from given input images; generating an image pyramid for the selected pair of images; Calculating a translation amount between two images through matching, calculating a rotation angle between two images through LM minimization of a cost function on the image pyramid, and minimizing LM for a cost function on the image pyramid Calculating a distortion factor of the lens and an 8-parameter homography between the two images; and calculating a focal length of the camera from the 8-parameter homography.
상기 각각의 이웃하는 영상들 사이의 상대적인 카메라 회전각들을 산출하는 단계는, 각각의 이웃하는 영상 쌍에 대하여 상기 산출된 렌즈 왜곡률 값을 이용하여 렌즈 왜곡이 보정된 영상을 생성하는 단계와, 상기 렌즈 왜곡이 보정된 영상을 이용하여 원통 투영 영상을 생성하는 단계와, 상기 원통 투영 영상으로부터 영상 피라미드를 생성하는 단계와, 상기 영상 피라미드 상에서 상기 공통 카메라 파라메타로써 산출한 회전각을 이용하여 영상 회전 후 템플리트 매칭을 통해 두 영상 상이의 평행이동량을 계산하는 단계와, 상기 영상 피라미드 상에서 비용 함수에 대한 LM 최소화를 통하여 두 영상 사이의 3-파라메타 호모그라프를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of calculating relative camera rotation angles between the respective neighboring images comprises the steps of generating an image in which the lens distortion is corrected using the calculated lens distortion value for each neighboring pair of images, Generating a cylindrical projection image using the distortion-corrected image, generating an image pyramid from the cylindrical projection image, and outputting a template after the rotation of the image using the rotation angle calculated using the common camera parameter on the image pyramid Calculating a translation amount of the two images through matching; and calculating a 3-parameter homograft between the two images through LM minimization of the cost function on the image pyramid.
상기 영상들의 첫 번째 영상과 미완성 파노라마 영상으로부터 완전한 360도 파노라마 영상을 생성하는 단계는, 템플리트 매칭을 통해 첫 번째 영상의 원통 투영 영상과 미완성 파노라마 영상 사이의 평행이동량을 계산하는 단계와, 두 영상을 합체한 후, 수직 방향으로 비틀어 파노라마 영상의 양쪽 끝이 일치하도록 변형하는 단계를 포함할 수 있다.The step of generating a complete 360 degree panorama image from the first image and the incomplete panorama image of the images may include calculating a parallel movement amount between the cylindrical projection image of the first image and the incomplete panorama image through template matching, And then deforming the panoramic image so that both ends of the panoramic image coincide with each other.
상술한 바와 같이 생성될 수 있는 360도 어라운드뷰 영상을 이용한 본 발명의 실시예에 따른 360도 원형 디스플레이의 3차원 영상 렌더링 방법은, 도2 내지 도5를 참조로 하여, 360도 어라운드뷰 영상을 생성하여 하나의 렌더링장치에 저장하는 영상저장단계와, 상기 360도 어라운드뷰 영상을 상기 디스플레이의 개수에 맞게 세로로 분할하는 제1영상분할단계와, 상기 제1영상분할단계에서 분할된 영상을 가로로 분할하는 제2영상분할단계와, 상기 가로로 분할된 영상을 각각 개별로 3차원 렌더링하는 렌더링단계를 포함한다.A method for rendering a 360-degree circular display according to an embodiment of the present invention using a 360-degree around view image that can be generated as described above will be described with reference to FIGS. 2 to 5, A first image segmentation step of dividing the 360-degree surround view image vertically according to the number of the displays, and a second image segmentation step of dividing the image segmented in the first image segmentation step And a rendering step of individually rendering the horizontally divided images three-dimensionally.
상기 영상저장단계에서는 도2와 같이 360도 파노라마로 촬영된 영상을 가로로 길게 펼친다. 여기서, 렌더링장치는 통상 그래픽카드가 장착된 컴퓨터일 수 있다. 이러한 렌더링장치에는 복수개의 디스플레이와 연결되어야 하기 때문에 복수개의 출력단자가 형성되거나, 하나의 출력단자에서 출력을 분배하는 분배기가 연결될 수 있다. 그리고, 상기 렌더링장치에는 복수개의 그래픽카드가 장착될 수 있으며, 상기 복수개의 그래픽카드는 상기 제2영상분할단계에서 분할된 영상을 각각 개별로 3차원 렌더링한다.In the image storage step, the image photographed in a 360-degree panorama is spread horizontally as shown in FIG. Here, the rendering apparatus may be a computer equipped with a graphics card. Since the rendering device must be connected to a plurality of displays, a plurality of output terminals may be formed, or a distributor may be connected to distribute the output from one output terminal. The rendering device may include a plurality of graphics cards, and the plurality of graphics cards separately render images divided in the second image segmenting step.
상기 제1영상분할단계에서는 도3과 같이 디스플레이의 개수에 맞게 화면을 세로로 분할한다.In the first image segmentation step, the screen is vertically divided according to the number of displays as shown in FIG.
상기 제2영상분할단계에서는 도4와 같이 세로로 분할된 영상을 다시 가로로 분할하여 각각의 디스플레이에 출력될 수 있도록 한다. 하나의 디스플레이에는 운영체제와 소프트웨어가 지원하는 픽셀 수 제한으로 인해 여러 문제점을 야기한다. 따라서 하나의 디스플레이에 출력되는 영상을 다시 가로로 분할하므로 픽셀 수 제한을 극복할 수 있어 3차원 영상 렌더링이 용이하다. 여기서, 가로로 분할되는 영상의 개수는 2개 또는 3개인 것이, 영상의 왜곡을 최소화하면서 3차원 영상을 용이하게 렌더링하는데에 바람직하다.In the second image segmentation step, the vertically divided image is divided horizontally as shown in FIG. 4 so as to be output to each display. One display presents several problems due to the limited number of pixels supported by the operating system and software. Therefore, it is possible to overcome the limitation of the number of pixels by dividing the image outputted on one display back to the horizontally so that the 3D image rendering is easy. Here, the number of images divided horizontally is two or three, which is preferable for easily rendering a three-dimensional image while minimizing image distortion.
한편, 상기 렌더링단계에서는 도5와 같이 분할된 영상이 각각 일정 시간차를 두고 3차원 렌더링되어 출력된다. 이는 렌더링 효율을 극대화하기 위해서인데, 하나의 디스플레이에서 가로로 분할된 영상들이 동시에 렌더링될 경우 그래픽카드 등의 성능 문제로 인해 렌더링 효율이 저하되는 경우가 발생한다. 따라서 가로로 분할된 영상은 일정 시간차를 두고 렌더링되는 것이 바람직한데, 이때 분할된 영상이 렌더링되는 시간차는 사람의 눈이 식별 불가능한 정도이며, 이러한 시간차는 당업자에 의해 적절히 선택될 수 있다.In the rendering step, the divided images are rendered in three dimensions with a predetermined time difference as shown in FIG. This is to maximize the rendering efficiency. When the horizontally divided images are simultaneously rendered on one display, the rendering efficiency may be degraded due to the performance problems of the graphics card and the like. Accordingly, it is preferable that the horizontally divided images are rendered with a predetermined time difference. In this case, the time difference in which the divided images are rendered is such that the human eyes can not be identified, and such time differences can be suitably selected by those skilled in the art.
지금까지 설명한 본 발명에 따르면, 360도로 배치된 복수개의 디스플레이에 렌더링장치를 하나만 사용하여 3차원 영상을 원활하게 렌더링할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 원형 디스플레이의 구축 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, there is an effect that three-dimensional images can be smoothly rendered by using only one rendering device on a plurality of displays arranged at 360 degrees. Accordingly, it is possible to greatly reduce the construction cost of the circular display.
전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 상술하였다. 상술한 실시예들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위 내라면 하기에서 기술되는 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.The foregoing has outlined rather broadly the features and technical advantages of the present invention in order that the claims of the invention to be described below may be better understood. The embodiments described above are susceptible to various modifications and changes within the technical scope of the present invention by those skilled in the art. These various modifications and changes are also within the scope of the technical idea of the present invention, and will be included in the claims of the present invention described below.
Claims (4)
360도 어라운드뷰 영상을 생성하여 하나의 렌더링장치에 저장하는 영상저장단계;
상기 360도 어라운드뷰 영상을 상기 디스플레이의 개수에 맞게 세로로 분할하는 제1영상분할단계;
상기 제1영상분할단계에서 분할된 영상을 가로로 분할하는 제2영상분할단계; 및
상기 가로로 분할된 영상을 각각 개별로 3차원 렌더링하는 렌더링단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 360도 원형 디스플레이의 3차원 영상 렌더링 방법.A method of rendering a three-dimensional image on a plurality of displays arranged in a circle of 360 degrees and outputting an overview image,
An image storage step of generating 360-degree surround view images and storing them in one rendering device;
A first image segmenting step of vertically dividing the 360-degree surround view image according to the number of the displays;
A second image segmentation step of horizontally dividing the image segmented in the first image segmentation step; And
A rendering step of individually rendering the horizontally divided images three-dimensionally;
Dimensional display of a 360-degree circular display.
상기 렌더링장치에는 복수개의 그래픽카드가 장착되며,
상기 복수개의 그래픽카드는 상기 분할된 영상을 각각 개별로 3차원 렌더링하는 것을 특징으로 하는 360도 원형 디스플레이의 3차원 영상 렌더링 방법.The method according to claim 1,
The rendering device is equipped with a plurality of graphics cards,
Wherein the plurality of graphics cards individually render the divided images three-dimensionally.
상기 제2영상분할단계에서 가로로 분할되는 영상의 개수는 2개 또는 3개인 것을 특징으로 하는 360도 원형 디스플레이의 3차원 영상 렌더링 방법.The method according to claim 1,
Wherein the number of images divided horizontally in the second image segmentation step is two or three.
상기 렌더링단계에서는 분할된 영상이 각각 일정 시간차를 두고 3차원 렌더링되는 것을 특징으로 하는 360도 원형 디스플레이의 3차원 영상 렌더링 방법.The method according to claim 1,
Wherein the divided images are three-dimensionally rendered at a predetermined time interval in the rendering step.
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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