KR20160040983A - 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치 및 이를 적용한 영상처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단한 조정만으로 모든 카메라를 일괄 조정하여 쉽고 빠르게 다시점 영상을 획득할 수 있는 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치를 제시한다. 제시된 리그장치는 휠 제어와 같은 간단한 조정만으로 부착된 다수의 카메라들이 촬영대상을 향하도록 일괄적으로 자동 배치하는 수단을 포함한다. 또한, 보다 많은 시점에서 촬영대상을 촬영할 수 있도록 모듈화된 리그장치들을 서로 이어 붙이는 수단을 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 촬영된 다시점 영상을 영상 보정하여 입체영상 콘텐츠를 생성하는 수단을 포함한다.
본 발명은 다시점 영상 기반 입체영상 콘텐츠를 쉽게 저렴하게 생성할 수 있도록 하는 이점이 있다.

Description

다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치 및 이를 적용한 영상처리방법{CAMERA RIG APPARATUS CAPABLE OF MULTIVIEW IMAGE PHOTOGRAPHING AND IMAGE PROCESSING METHOD THEREOF}

본 발명은 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카메라 수에 관계없이 일괄적으로 카메라의 방향 조정이 가능한 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치 및 이를 적용한 영상처리방법에 관한 것이다.

일반적으로, 양안 시점 이상의 다시점에서 영상을 촬영하기 위해서는 카메라에 리그장치를 부착하고 리그장치를 조정하여 카메라간 간격과 방향을 제어한다.

그런데, 종래의 기술에 따르면 각 카메라별 리그장치들을 하나씩 조정해야되므로, 카메라 수가 늘어나면 리그 조정이 쉽지 않은 문제가 있다.

이에 카메라 수에 관계없이 일괄적으로 카메라의 방향을 조정하여 다시점 영상을 획득하는 리그장치가 필요하다.

또한, 리그장치를 사용하더라도 기계적인 오차가 항상 발생하는데, 이러한 오차는 입체감을 저해하는 요소로 작용한다. 영상처리를 통해 이러한 오차를 자동 보정하는 것이 필요하다.

즉, 여러 대의 카메라를 사용하여 다시점 입체영상을 생성하기 위해선 모든 카메라들이 촬영대상을 향하게 하는 것이 필요하다. 종래의 기술은 카메라가 촬영대상을 향하게 하기 위해서 각 카메라에 부착된 리그장치들을 일일이 조정하였다. 그로 인해, 많은 시간이 소모되고 리그장치의 조정에 대한 전문성이 필요한 문제점들이 발생하였다.

다시 말해서, 입체영상을 촬영할 때 촬영대상을 모든 카메라들이 향하도록 카메라들이 배치되어야 하며, 촬영대상이 변경될 때마다 카메라들의 배치가 바뀌어야 한다. 그런데 촬영대상이 변경될 때마다 카메라들을 재배치하는 작업은 매우 복잡하고 시간이 많이 걸린다.

무안경 디스플레이를 통해 입체영상을 가시화하기 위해서는 여러 방향에서 촬영된 영상들이 필요하다. 무안경 디스플레이를 통해 정면에서 바라볼 때는 정면의 영상이 측면에서 바라볼 때는 측면의 영상이 필요하기 때문이다.

입체영상을 촬영하기 위한 카메라의 배치는 매우 중요하다. 모든 카메라를 통해 촬영된 영상에서 공통적으로 촬영된 영역만 입체영상 생성에 활용되고 나머지는 버려진다. 따라서, 이러한 공통영역이 커지도록 카메라를 배치해야 한다. 촬영대상이 근거리에 위치할수록 카메라들이 촬영대상을 향하도록 배치하여 공통영역을 최대화하는 것이 필요하다.

인간이 대상을 응시할 때 대상이 가까우면 눈동자가 가운데로 몰린다. 입체영상을 촬영하는데 2대의 카메라만 사용된다면 인간의 눈동자와 같이 대상의 거리에 따라 제자리에서 회전을 하는 것으로 충분하다. 그런데, 2대를 초과하는 카메라(K)가 사용된다면, 도 1에 도시된 바와 같이, 카메라(K)의 이동 및/또는 회전이 동시에 필요하다.

만약, 촬영대상(A)을 향하도록 회전만 한다면 촬영대상(A)과 카메라(K)간 거리에 차이가 있어서 카메라별로 촬영된 영상에서 촬영대상의 크기에 차이가 발생한다. 이로 인해 공통영역이 줄어든다.

또한, 단순한 리그장치를 사용할 경우, 다수의 카메라의 정확한 배치를 위해 각 카메라의 위치와 방향을 계산하여 사용자는 리그장치를 일일이 조정하는 복잡한 배치작업을 수행해야 한다.

결국, 카메라들은 촬영대상으로부터 등간격, 카메라간 등각으로 배치되는 조건을 만족하면서 하기와 같은 배치작업이 진행되어야 한다.

먼저, 카메라와 촬영대상간 거리를 측정한다. 다음, 측정된 거리로부터 촬영대상을 중심으로 하는 가상의 원을 구성한다. 다음, 가상의 원 위에 가상의 카메라들을 등각으로 배치한다. 다음, 가상 카메라들의 위치와 방향을 계산한다. 다음, 각 카메라의 리그장치를 조정하여 계산된 위치에 배치한다.

위 배치작업은 대상이 변경될 때마다 반복되어야 한다.

위와 같은 단순한 리그장치를 사용한 복잡한 배치작업으로 인해 입체영상 촬영이 활성화되지 못하고 있다. 또한, 이러한 어려움을 피하고자 카메라를 2개 또는 3개만 사용하여 입체영상을 촬영하고 있다. 여기서, 촬영된 2~3 시점의 영상만으로 다수 시점의 영상이 필요한 무안경 디스플레이에서 사용하기 위해, 별도로 기존 영상 사이의 중간 시점 영상을 생성한다. 그런데, 이러한 중간시점 영상은 별도의 비용이 필요하고 품질도 높지 않은 문제가 있다.

촬영대상을 여러 방향에서 촬영하려면 그만큼 배치하는 카메라의 수가 증가하고, 촬영대상을 둘러싸는 대규모의 복잡한 리그 장치가 필요하다. 이러한 리그장치는 설치에 많은 시간이 요구되고 이동이 힘든 문제가 있다.

본 발명과 관련되는 선행기술로는, 한국등록특허 제1165223호(수평방식의 입체 카메라 리그), 미국공개특허 제2014-0118501호(CALIBRATION SYSTEM FOR STEREO CAMERA AND CALIBRATION APPARATUS FOR CALIBRATING STEREO IMAGE)가 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로, 촬영대상과 카메라간 거리 조정을 위해 휠을 사용하는 간단한 조정만으로 모든 카메라의 배치를 일괄 조정하여 쉽고 빠르게 다시점 영상을 획득하는 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치 및 이를 적용한 영상처리방법에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 다수 개의 캠소켓과, 상기 캠소켓들 각각에 카메라를 고정시키는 캠마운트와, 상기 카메라들이 촬영대상을 향하도록 상기 캠소켓을 조정하는 조정수단을 포함한다.

상기 조정수단은 상기 캠소켓들을 회전하기 위해 각 캠소켓에 연결된 스태핑 모터와, 회전량으로 상기 촬영대상과 상기 카메라간거리를 결정하는 조작부와, 상기 조작부의 회전량을 검출하여 상기 스태핑 모터의 회전값을 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 조작부는 사용자에 의해 회전량이 조정되는 휠을 포함하며, 상기 휠의 회전량을 촬영대상과 카메라간 거리로 치환하여 상기 제어부에 입력 신호를 보낸다.

상기 제어부는 입력 신호로 들어온 촬영대상과 카메라간 거리 값으로부터 상기 카메라들이 촬영대상을 향하도록 상기 캠소켓의 회전량을 계산하고, 계산된 회전량만큼 상기 캠소켓에 연결된 스태핑 모터를 회전시킨다.

상기 조정수단은 상기 탄성변형 가능한 소재로 된 활대를 포함하며, 상기 캠소켓은 상기 활대의 일면을 따라 등간격으로 배치되고 상기 활대의 변형에 따라 상기 캠소켓간 간격이 조정되도록 일면만 상기 활대에 고정된다.

상기 조정수단은 조작부에 의해 회전되는 회전막대와, 상기 활대의 중앙부에 고정되고 상기 회전막대와 결합되며 상기 회전막대의 회전시 상기 회전막대를 따라 이동되는 이동쇠와, 상기 활대의 양단을 반고정하는 반고정쇠를 포함한다.

상기 조정수단은 상기 활대의 양단에 장착되는 걸쇠와, 상기 걸쇠에 걸리는 활줄과, 상기 활줄의 중앙부에 연결되어 상기 활줄의 장력을 조정하는 회전막대와,상기 회전막대에 회전운동을 전달하는 조작부를 포함한다.

다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치를 이용하여 다시점 영상을 촬영하는 다시점 영상촬영 과정과, 상기 영상촬영 과정을 통해 획득한 영상들에 대한 영상정보를 수정하는 다시점 영상보정 과정을 포함한다.

상기 영상촬영 과정은, 촬영의 시작과 끝을 알리기 위해 슬레이트를 사용하는 다시점 동기화 영상촬영 과정과, 일정크기의 체스보드를 다양한 거리와 위치에서 촬영하는 다시점 카메라 캘리브레이션 영상촬영 과정과, 일반 영상촬영 과정을 포함한다.

상기 영상보정 과정은, 상기 촬영된 다시점 동기화 영상을 분석하여 다시점 영상 타임라인의 동기화를 수행하는 단계와, 상기 촬영된 다시점 카메라 캘리브레이션 영상을 분석하여 정렬된 다시점 영상을 생성하는 영상 정렬을 수행하는 단계와, 정렬된 영상의 색상 보정을 수행하는 단계와, 정렬된 영상간 간격을 조정하는 다시점 영상 입체 조정을 수행하는 단계 중 적어도 하나 이상을 포함한다.

상기 영상보정 과정 후 공통영역을 벗어난 영역을 잘라내고 확대한 작업을 수행한다.

본 발명은 카메라 배치의 일괄 제어가 가능한 리그장치를 통해 다시점 영상을 쉽고 빠르게 획득할 수 있다. 따라서 다시점 영상 기반 입체영상 콘텐츠를 쉽고 저렴하게 생성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 모든 카메라의 배치를 일괄 제어 가능하므로 영상보정을 위해 단순(최소한의) 캘리브레이션 과정만 포함하면 된다. 따라서 쉽고 빠르게 다시점 영상을 획득할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 2대 이상의 카메라 사용시 카메라의 이동 및/또는 회전이 동시에 필요한 상태를 보인 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치를 보인 구성도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치를 보인 사시도.
도 4은 도 3의 분해 사시도.
도 5는 도 3이 작동되는 상태를 보인 평면도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치를 보인 구성도.
도 7은 본 발명의 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치 2대를 연결쇠로 연결한 모습을 보인 도면.
도 8은 본 발명의 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치를 적용한 영상처리방법을 보인 블럭도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치는, 입체영상을 촬영할 때 촬영대상을 모든 카메라들이 향하도록 배치하며, 촬영대상이 변경될 때마다 간단한 조정만으로 카메라들이 촬영대상을 향하도록 배치를 일괄적으로 바꿀 수 있다.

일 실시예의 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 캠소켓(CAM Socket)(1), 캠마운트(CAM Mount)(3), 조정수단을 포함한다.

캠소켓(1)은 입체 영상 촬영을 위한 카메라들(K)의 배치를 위해 다수 개가 구비된다.

캠소켓(1)은 중앙 캠소켓(1a)과 중앙 캠소켓(1a)의 좌측 및 우측으로 배치되는 하나 이상의 좌측 캠소켓(1b) 및 우측 캠소켓(1c)으로 구성된다.

캠마운트(3)는 캠소켓들(1) 각각에 카메라(K)를 고정시킨다. 캠마운트(3)는 카메라(K)와 캠소켓(1) 사이에 배치되어 카메라(K)를 캠소켓(1)에 고정시키는 것으로 카메라(K)의 탈,부착을 용이하게 한다.

캠마운트(3)는 캠마운트(3)와 카메라(K)를 체결하기 위한 제1볼트(3a)가 결합되는 제1공(3b) 및 캠마운트(3)와 캠소켓(1)을 카메라(K)에 체결하기 위한 제2볼트(3c)가 결합되는 제2공(3d)이 형성되어 카메라(K)와 캠마운트(3), 캠소켓(1)간 연결을 용이하게 할 수 있다.

캠마운트(3)를 이용한 카메라(K)의 고정은, 캠마운트(3)를 카메라(K)의 저면에 배치시키고 캠마운트(3)의 제1공(3b)에 제1볼트(3a)를 결합하여 캠마운트(3)를 카메라(K)에 결합시킨 후, 캠마운트(3)가 결합된 카메라(K)를 캠소켓(1)의 내부공간(2)에 배치시키고 캠마운트(3)의 제2공(3d)과 캠소켓(1)에 형성된 장착공(3e)을 일치시킨 후, 제2공(3d)과 장착공(3e)을 관통하게 제2볼트(3c)를 결합하는 방식을 채용할 수 있다. 이때, 카메라 렌즈는 캠소켓(1)의 개구된 부분에 배치하여 영상 촬영이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

조정수단은 캠소켓들(1)의 회전을 위한 것이다. 조정수단은 중앙 캠소켓(1a)을 중심으로 좌측 및 우측 캠소켓들(1b,1c)을 일정비율만큼 회전시킬 수 있다.

조정수단은 스태핑 모터(6)와 조작부(7), 제어부(8)를 포함한다.

스태핑 모터(6)는 캠소켓들(1)을 회전하기 위해 각 캠소켓(1)에 연결된다.

조작부(7)는 회전량으로 촬영대상(A)과 카메라(K)간 거리를 결정한다. 조작부(7)는 사용자에 의해 회전량이 조정되는 휠을 포함한다. 조작부(7)는 휠의 회전량을 촬영대상(A)과 카메라(K)간 거리로 치환하여 제어부(8)에 입력 신호를 보낼 수 있다.

제어부(8)는 조작부(7)의 회전량을 검출하여 스태핑 모터(6)의 회전값을 제어할 수 있다.

즉, 제어부(8)는 스태핑 모터(6)의 회전값을 제어하여 중앙 캠소켓(1a)을 중심으로 좌측 및 우측 캠소켓(1b,1c)들을 회전시켜 각 캠소켓(1)에 고정된 카메라들(K)이 촬영지점을 향할 수 있게 할 수 있다.

다른 실시예의 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 활대(Bow Body)(10), 캠소켓(CAM Socket)(20), 캠마운트(CAM Mount)(40), 조정수단을 포함한다.

활대(10)는 카메라들(K)을 부착하고, 활대(10)를 구부리거나 펴는 작업을 통해 촬영대상(A)을 중심으로 한 카메라들(K)의 배치작업이 자동으로 수행되게 한다. 활대(10)는 길이가 긴 판형상으로 형성되며 구부리거나 펴는 작업이 가능하도록 탄성 변형 가능한 재질로 된다.

캠소켓(20)은 활대(10)의 일면에 다수 개가 설치된다. 캠소켓(20)은 활대(10)의 일면에 볼트 및 너트 등으로 고정될 수 있다.

예를 들어, 활대(10)에 고정공(11)을 형성하고 캠소켓(20)에 체결공(29)을 형성한 후, 활대(10)의 고정공(11)과 캠소켓(20)의 체결공(29)을 일치시키고 고정공(11)과 체결공(29)을 관통하게 볼트(31)를 결합한 후 반대되는 타면을 너트(33)로 고정하는 방식을 사용할 수 있다.

캠소켓(20)은 활대(10)의 일면 중앙에 배치되는 중앙 캠소켓(21)과, 중앙 캠소켓(21)의 우측으로 배치되는 하나 이상의 우측 캠소켓(27)과, 중앙 캠소켓(21)의 좌측으로 배치되는 하나 이상의 좌측 캠소켓(25)으로 구분할 수 있다.

캠소켓(20)은 활대(10)의 중앙에 배치되는 중앙 캠소켓(21) 하나만 활대(10)를 지지하는 하우징(미도시)에 고정되며 나머지 우측 캠소켓(27)과 좌측 캠소켓(25)은 활대(10)의 변형에 따라 이동될 수 있게 고정되지 않는다.

즉, 캠소켓(20)은 활대(10)의 일면을 따라 등간격으로 배치되고 활대(10)의 변형에 따라 캠소켓(25)간 간격이 조정되도록 일면만 활대(10)에 고정된다.

캠소켓들(20)은 좌측 및 우측 캠소켓(25,27)간 이동을 방지하고 활대(10)의 탄성 복원을 돕기 위해 활대(10)에 고정된 면의 반대면인 타면을 고무밴드(35)로 상호 연결할 수 있다. 고무밴드(35)는 이웃하는 캠소켓들(20)을 상호 구속하여 활대(10)의 탄성 복원을 돕는다. 이를 위해 각 캠소켓들(20)의 타면에는 고무밴드(35)가 걸어지는 걸이부(37)가 형성된다.

캠마운트(40)는 캠소켓들(20) 각각에 카메라(K)를 고정시킨다. 캠마운트(40)는 카메라(K)와 캠소켓(20) 사이에 배치되어 카메라(K)를 캠소켓(20)에 고정시키며 카메라(K)의 탈,부착을 용이하게 한다.

캠마운트(40)는 캠마운트(40)와 카메라(K)를 체결하기 위한 제1볼트(45)가 결합되는 제1공(41) 및 캠마운트(40)와 캠소켓(20)을 카메라(K)에 체결하기 위한 제2볼트(47)가 결합되는 제2공(43)이 형성되어 카메라(K)와 캠마운트(40), 캠소켓(20)간 연결을 용이하게 할 수 있다. 이를 위해 캠소켓(20)에는 캠마운트(40)의 제2공(43)과 일치되고 제2볼트(27)가 결합되는 장착공(28)이 형성된다.

조정수단은 카메라들(K)이 촬영대상을 향하고 상호 간에 항상 등각을 이루도록 활대(10)를 구부러지게 탄성 변형시킨다.

조정수단은 활줄(51), 걸쇠(53), 회전막대(61), 조작부(65)를 포함한다.

활줄(51)은 양단을 걸쇠(53)에 걸어 고정한다.

걸쇠(53)는 활대(10)의 양단에 장착된다. 걸쇠(53)는 활줄(51)을 활대(10)의 양단에 견고하게 고정하기 위한 것이다. 걸쇠(53)는 활대(10)의 양단에 볼트(57) 및 너트(59) 등에 의해 고정된다. 걸쇠(53)는 일측에 활줄(51)을 걸어 고정할 수 있는 걸림부(55)가 구비되어 활줄(51)을 활대(10)의 양단에 견고하게 고정할 수 있다.

회전막대(61)는 활줄(51)의 중앙부에 연결되어 활줄(51)의 장력을 조정한다.

회전막대(61)는 길이가 긴 봉형상으로 형성되며, 중앙 캠소켓(21) 및 활대(10)를 관통하도록 설치될 수 있다. 즉, 회전막대(61)는 활대(10)와 중앙 캠소켓(21)의 중앙을 관통하도록 형성된 관통공(23)을 통해 끼우는 방식으로 설치될 수 있다. 관통공(23)은 회전막대(61)의 직경보다 상대적으로 크게 형성하여 회전막대(61)의 회전이 용이하도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 조작부(65)가 리그장치의 후면에 배치될 경우 회전막대(61)가 관통공(23)을 통과할 필요가 있지만, 조작부(65)가 리그장치의 전면, 상단 또는 하단에 배치된다면 활대(10)와 교차하지 않으므로 관통공(23)이 필요하지 않을 수 있다.

회전막대(61)의 일단에는 활줄(51)이 통과하는 바늘귀(63)가 형성된다. 바늘귀(63)는 회전막대(61)의 회전시 활줄(51)이 회전막대(61)에 감기거나 풀릴 수 있도록 하여 활줄(51)의 장력이 조절될 수 있도록 한다.

조작부(65)는 회전막대(61)에 회전운동을 전달한다. 조작부(65)는 회전휠 또는 스테핑 모터를 포함할 수 있다.

본 실시예에서는 조작부(65)로 회전휠을 채용하였다. 회전휠은 회전막대(61)의 타단에 구비되며 회전휠을 돌리면 회전막대(61)가 회전할 수 있다.

스텝핑 모터는 전류의 on,off 조작에 의해 스텝각을 단위로 하여 로터의 회전각 제어가 가능한 모터이다. 조작부(65)로 스템핑 모터를 사용하는 경우, 카메라의 줌인 및 줌아웃 버튼을 조정하듯 포커싱을 조정하는 버튼을 통해 카메라의 방향을 제어할 수 있다.

회전막대(61)가 회전된 상태를 고정하기 위한 잠금부재(67)를 더 포함할 수 있다.

잠금부재(67)는 회전막대(61)의 외주면에 구비되는 톱니바퀴(68)와 톱니바퀴(68)에 걸리는 걸림쇠(69)일 수 있다. 활줄(51)이 회전막대(61)에 감긴 상태에서 활줄(51)의 장력에 의해 회전막대(61)를 회전시킨 상태가 다시 풀릴 수 있으므로 톱니바퀴(68)와 걸림쇠(69)를 사용하여 이를 조절할 수 있다.

조작부(65) 및 잠금부재(67) 등은 리그장치 전체 외관을 형성하는 하우징에 어느 일측이 고정되는 방식으로 지지될 수 있다. 하우징은 도시하지 않았으나 다양한 형상이 채용될 수 있다.

상기한 구성을 갖는 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치는, 조작부(65)를 회전하여 회전막대(61)를 회전시키면, 회전막대(61)에 끼워진 활줄(51)이 회전막대(61)에 감기고, 활줄(51)에 연결된 걸쇠(53)가 잡아당겨지면서 걸쇠(53)에 연결된 활대(10)가 구부러지게 된다.

도 5에 도시된 바와 같은 활대(10)의 구부러짐은 활대(10)에 연결된 중앙 캠소켓(21)을 중심으로 좌측 캠소켓들(27)과 우측 캠소켓들(25)을 상호 간에 벌어지게 하므로 활대(10)의 구부러짐 정도에 따라 각 캠소켓(20)에 고정된 카메라들(K)이 촬영지점(A)을 향할 수 있게 된다.

이때, 모든 카메라들(K)이 카메라로부터 최소지점(m)(바람직하게는 4m) 앞의 물체를 향할 수 있도록 활대(10)의 구부러짐이 허용된다. 또한, 활대(10)에 연결된 모든 카메라들(K)이 상호 간에 항상 등각(α,β)을 이루도록 활대(10)의 탄성력이 조정된다.

한편, 톱니바퀴(68)와 걸림쇠(69)를 이용한 회전막대(61)의 회전 잠금 상태를 해제하고 조작부(65)를 회전시켜 회전막대(61)를 역방향으로 회전시키면, 회전막대(61)에 끼워진 활줄(51)이 회전막대(61)에서 풀리고, 활줄(51)에 연결된 걸쇠(53)를 잡아당기는 힘이 해제되면서 활대(10)가 펴지게 된다. 이때, 좌측 및 우측 캠소켓(25,27)간 이동을 구속하는 고무밴드(35)가 활대(10)의 탄성 복원을 돕게되므로 활대(10)가 평평하게 펴지게 된다.

활대(10)가 평평하게 펴진 상태에서, 카메라들(K)은 평평하게 배치되어 원경 촬영에 활용할 수 있다.

상술한 다른 실시예의 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치는, 활대(10)를 구부리거나 펴는 간단한 작업을 통해 복잡한 카메라 배치작업을 한 번에 자동으로 수행할 수 있다.

또 다른 실시예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 조정수단은 반고정쇠(71), 이동쇠(73), 회전막대(75), 조작부(77)를 포함할 수 있다.

반고정쇠(71)는 활대(10)의 양단에 각각 연결되어 활대(10)의 양단을 반고정한다. 이동쇠(73)는 활대(10)의 중앙부에 고정되고, 조작부(77)에 의해 회전되는 회전막대(75)와 연결되어 활대(10)의 중앙부를 전후방향으로 이동시킨다.

즉, 활대(10)의 중앙부에 이동쇠(73)를 고정시키고, 이동쇠(73)에 조작부(77)에 의해 회전되는 회전막대(75)를 연결하여 회전막대(75)의 회전시 이동쇠(73)가 회전막대(75)를 따라 전후로 이동할 수 있도록 한다. 이동쇠(73)가 회전막대(75)를 따라 이동하면 이동쇠(73)에 고정된 활대(10)의 중앙부가 이동하여 활대(10)가 구부러지게 된다.

반고정쇠(71)는 활대(10)가 통과하는 통로(71a)가 형성되어 있으며, 회전축(71b)을 중심으로 회전 가능하다.

반고정쇠(71)는 이동쇠(73)에 의해 활대(10)가 구부러지면서 휘는 만큼 회전을 하고, 이동쇠(73)에 의해 활대(10)가 끌려가는 만큼 반고정쇠(71)의 통로(71a)를 통해 활대(10)가 이동하게 한다.

즉, 반고정쇠(71)는 이동쇠(73)가 이동하면서 활대(10)를 움직이면 회전축(71b)을 중심으로 화살표 방향으로 소정 각도 회전하면서 활대(10)의 이동 및 활대(10)의 구부러짐을 보조하는 반고정 역할을 수행하여 활대(10)의 균등 구부러짐을 가능하게 한다.

이동쇠(73)는 회전막대(75)를 따라 이동할 수 있도록 회전막대(75)와 연결된다. 예를 들어, 회전막대(75)는 스크류 형상으로 형성되고, 회전막대(75)와 맞물리는 이동쇠(73)의 일부분은 스크류 형상의 외형에 대응되는 너트형상으로 되어 상호 연결될 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 이동쇠(73)는 활대(10)의 중앙부에 고정되고, 활대(10)의 중앙부를 관통하여 회전막대(75)와 맞물리는 연결공(74)을 구비하는 중앙 캠소켓(21)을 포함할 수 있다.

상술한 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치(이하, '리그장치'라 칭함)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 좌우 2개의 리그장치를 연결쇠(80)로 고정할 수 있다. 이러한 연결쇠(80)를 사용하여 2개 이상의 리그장치들을 연결할 수 있다.

예를 들어, 카메라 20대의 다시점 영상 촬영이 요구될 때 20대의 카메라를 제어하기 위한 리그장치는 부피가 커지고 휴대가 힘들게 된다. 따라서 카메라 10대씩 설치한 리그장치 2개를 서로 분리해서 사용하다가 필요할 경우 연결하여 사용시의 휴대성을 높일 수 있다.

리그장치 2대를 연결하여 사용할 경우, 카메라 배치상 활대(10)와 활대(10)의 연결지점에서 카메라가 배치되지 못해 카메라가 등각으로 배치되지 못할 수 있다. 이 경우, 연결쇠(80)에 별도의 카메라(K) 배치가 가능한 캠소켓(81)을 추가하여 상술한 문제를 해결할 수 있다.

연결쇠(80)에는 활대(10)가 끼워지는 끼움홈(80a)이 형성될 수 있고, 활대(10)가 끼움홈(80a)에 끼워진 상태는 볼트(83) 등을 이용하여 고정할 수 있다.

한편, 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치를 적용한 영상처리방법은, 도 8에 도시된 바와 같이, 촬영의 시작과 끝을 알리기 위해 슬레이트를 사용하는 다시점 동기화 영상촬영 과정과, 일정크기의 체스보드를 다양한 거리와 위치에서 촬영하는 다시점 카메라 캘리브레이션 영상촬영 과정과, 일반 영상촬영 과정을 포함한다.

리그장치를 정교하게 구성하더라도 카메라와 캠마운트와 캠소켓간의 미세한 틀어짐, 활대의 비균등 구부러짐, 톱니바퀴의 회전비율상의 오차 등으로 인해 각 카메라에서 촬영된 영상들간의 오차가 발생할 수 있다.

이러한 기계적 오차는 영상촬영 전 캘리브레이션 과정을 통해 측정하고 영상촬영 후 영상보정 과정을 통해 보정할 수 있다.

캘리브레이션 과정은 체스보드 패턴을 사용한 카메라 캘리브레이션 방법에 의해 각 카메라의 위치와 방향, 렌즈 디스토션(distortion), 줌스케일을 측정한다. 정교한 측정을 하는 경우 많은 시간이 소요되지만 간단하고 짧게 진행하는 최소한의 캘리브레이션을 수행한다.

영상촬영 과정은 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치를 적용하여 모든 카메라의 방향을 일괄 조정하고 영상촬영을 수행한다.

영상촬영 중 촬영의 시작과 끝을 알리기 위해 슬레이트(slate)를 사용하여 소리로 영상 동기화를 수행한다.

영상보정 과정은 영상촬영을 통하여 획득한 영상들에 대해 영상보정을 수행하는 것이다.

영상보정 과정은 촬영된 영상 중 기준영상을 지정하여 수행한다.

기준영상은 중앙 캠소켓에 배치된 카메라에서 촬영된 영상으로 지정할 수 있다. 만약, 기준영상 자체에 오차가 심하면 중앙 캠소켓에 이웃하는 좌측 또는 우측 캠소켓에 부착된 카메라에서 촬영된 영상으로 대체할 수 있다. 각 카메라에서 촬영된 영상은 기준영상과 비교하여 영상의 오차를 보정한다.

영상보정 과정은 상기 촬영된 다시점 동기화 영상을 분석하여 다시점 영상 타임라인의 동기화를 수행하는 단계, 촬영된 다시점 카메라 캘리브레이션 영상을 분석하여 정렬된 다시점 영상을 생성하는 영상 정렬을 수행하는 단계, 정렬된 영상의 색상 보정을 수행하는 단계, 정렬된 영상간 간격을 조정하는 다시점 영상 입체 조정을 수행하는 단계 중 적어도 하나 이상을 포함한다.

영상 타임라인의 동기화를 수행하는 단계는, 각 카메라에서 촬영된 영상의 시작시간 차이를 보정한다. 카메라 여러 대에서 동시에 영상 촬영을 수행하더라도 기계적 오차에 의해 촬영영상의 시작시간에 미묘한 차이가 발생할 수 있으므로 각 영상의 시작시간 차이를 보정한다.

영상 타임라인의 동기화를 수행하는 단계는, 영상촬영 중 함께 녹음된 슬레이트의 시작소리를 기준으로 각 촬영된 영상의 시작시간을 보정한다.

또한, 각 카메라의 촬영속도에 차이가 발생할 수 있어 동일한 시간 촬영하더라도 시점별로 촬영된 영상 프레임의 개수를 살펴보면 차이가 발생할 수 있다. 따라서 영상 타임라인의 동기화를 수행하는 단계는, 슬레이트의 시작소리와 마지막 소리 구간에 대하여 영상 프레임의 개수를 조사하여 일정하게 보정할 수 있다.

카메라 캘리브레이션 영상분석을 수행하는 단계는, 카메라 캘리브레이션 영상분석을 통해 렌즈 디스토션 값을 계산하고 각 카메라의 위치와 회전과 스케일값을 계산한다. 계산된 렌즈 디스토션 값을 사용하여 왜곡된 영상을 바르게 보정한다.

촬영된 영상의 줌 보정을 수행하는 단계는, 각 카메라에서 촬영된 영상들이 기준영상에 비해서 확대되어 있거나 축소되어 있는 경우 앞서 계산된 각 카메라들의 스케일 값을 일정하게 맞추고 영상을 역으로 회전하여 자동보정한다.

촬영된 영상의 회전 보정을 수행하는 단계는, 각 카메라에서 촬영된 영상들이 기준영상에 비해서 회전되어 있을 경우 앞서 계산된 각 카메라들의 회전값을 사용하여 영상을 역으로 회전하여 자동보정한다.

촬영된 영상의 수평위치 보정을 수행하는 단계는, 앞서 계산된 카메라들의 위치와 회전값을 분석하여 자동으로 영상의 수평위치를 보정한다. 모든 카메라들은 같은 높이에 촬영하므로 영상의 수평위치는 일정해야 하지만 기계적 오차에 의해 약간의 차이들이 발생할 수 있으므로 영상의 수평위치를 보정한다.

촬영된 영상의 색상 보정을 수행하는 단계는, 영상의 휘도(brightness)와 대비(contrast)를 일정하게 맞춘다. 조명환경의 차이로 각 카메라마다 휘도와 대비가 모두 다르다. 같은 조명환경에서도 방향에 따라 중앙에 위치한 카메라와 양 끝단에 위치한 카메라의 영상은 밝기에 차이가 나므로 영상의 휘도와 대비를 일정하게 맞춘다.

영상 입체화 과정을 수행하는 단계는, 소실점(컨버전스되는 위치)을 조절한다. 카메라들을 평행하게 배치하여 촬영한 경우 입체영상에서 소실점이 무한대에 있으므로 모든 물체들이 튀어나오는 양감만 존재한다. 따라서 소실점을 근거리의 특정위치로 이동하여(모든 영상들을 기준이 되는 가운데로 조금씩 이동하여) 소실점을 조절한다.

또한, 카메라들을 컨버전스하게 촬영하는 경우 각 영상별로 영상의 좌우 비율의 차이가 발생하는 키스톤 에러가 발생할 수 있다. 소실점이 매우 가까운 경우 키스톤 에러가 심해진다. 예를 들어, 사각형을 촬영할 때 사각형의 왼쪽 변이 좌측에서 촬영한 영상에 길지만 우측에서 촬영한 영상에선 짧게 되는 차이가 시각적으로 확인 가능하여 입체감이 떨어지는 경우가 있다. 이러한 키스톤 에러는 소실점을 조절하는 영상보정을 통해 해결한다.

영상보정 과정 후 공통영역을 벗어난 영역을 잘라내고 확대하는 작업을 수행할 수 있다.

영상보정 과정을 거치면 일부 영상들에 있어 외곽의 일부분이 잘리거나 틀어지게 되어 전체적인 영상 외곽의 일부분은 사용하기 어렵다. 따라서 훼손된 외곽 부분을 전부 잘라내고 줄어든 만큼 원래 영상 크기로 스케일 업 할 수 있다.

상술한 영상처리방법은 모든 카메라를 일괄 조정하는 것이 가능하므로 단순 캘리브레이션 과정으로도 다시점 영상을 쉽고 빠르게 획득할 수 있다.

상술한 영상처리방법은 모든 카메라를 일괄 조정할 수 있고 영상보정을 위해 단순 캘리브레이션 과정만 포함하면 되므로 쉽고 빠르게 다시점 영상을 획득할 수 있다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

10: 활대 11: 고정공
20: 캠소켓 21: 중앙 캠소켓
23: 관통공 25: 좌측 캠소켓
27: 우측 캠소켓 29: 체결공
31: 볼트 33: 너트
35: 고무밴드 37: 걸이부
40: 캠마운트 41: 제1공
43: 제2공 45: 제1볼트
47: 제2볼트 51: 활줄
53: 걸쇠 55: 걸림부
57: 볼트 59: 너트
61: 회전막대 63: 바늘귀
65: 조작부 67: 잠금부재
69: 걸쇠 71: 반고정쇠
73: 이동쇠 75: 회전막대
77: 조작부 80: 연결쇠

Claims (11)

1. 다수 개의 캠소켓과,
   상기 캠소켓들 각각에 카메라를 고정시키는 캠마운트와,
   상기 카메라들이 촬영대상을 향하도록 상기 캠소켓을 조정하는 조정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 조정수단은
   상기 캠소켓들을 회전하기 위해 각 캠소켓에 연결된 스태핑 모터와,
   회전량으로 상기 촬영대상과 상기 카메라간 거리를 결정하는 조작부와,
   상기 조작부의 회전량을 검출하여 상기 스태핑 모터의 회전값을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 조작부는
   사용자에 의해 회전량이 조정되는 휠을 포함하며,
   상기 휠의 회전량을 촬영대상과 카메라간 거리로 치환하여 상기 제어부에 입력 신호를 보내는 것을 특징으로 하는 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 제어부는 입력 신호로 들어온 촬영대상과 카메라간 거리 값으로부터 상기 카메라들이 촬영대상을 향하도록 상기 캠소켓의 회전량을 계산하고, 계산된 회전량만큼 상기 캠소켓에 연결된 스태핑 모터를 회전시키는 것을 특징으로 하는 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 조정수단은
   상기 탄성변형 가능한 소재로 된 활대를 포함하며,
   상기 캠소켓은 상기 활대의 일면을 따라 등간격으로 배치되고 상기 활대의 변형에 따라 상기 캠소켓간 간격이 조정되도록 일면만 상기 활대에 고정된 것을 특징으로 하는 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 조정수단은
   조작부에 의해 회전되는 회전막대와,
   상기 활대의 중앙부에 고정되고 상기 회전막대와 맞물리어 상기 회전막대의 회전시 상기 회전막대를 따라 전후로 이동되는 이동쇠와,
   상기 활대의 양단을 반고정하여 상기 이동쇠의 이동시 상기 활대의 구부러짐을 보조하는 반고정쇠를 포함하는 것을 특징으로 하는 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 조정수단은
   상기 활대의 양단에 장착되는 걸쇠와
   상기 걸쇠에 걸리는 활줄과
   상기 활줄의 중앙부에 연결되어 상기 활줄의 장력을 조정하는 회전막대와,
   상기 회전막대에 회전운동을 전달하는 조작부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치.
8. 다시점 영상 촬영용 카메라 리그장치를 이용하여 다시점 영상을 촬영하는 다시점 영상촬영 과정과,
   상기 영상촬영 과정을 통해 획득한 영상들에 대한 영상정보를 수정하는 다시점 영상보정 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상처리방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 영상촬영 과정은,
   촬영의 시작과 끝을 알리기 위해 슬레이트를 사용하는 다시점 동기화 영상촬영 과정과,
   일정크기의 체스보드를 다양한 거리와 위치에서 촬영하는 다시점 카메라 캘리브레이션 영상촬영 과정과,
   일반 영상촬영 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상처리방법.
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 영상보정 과정은,
    상기 촬영된 다시점 동기화 영상을 분석하여 다시점 영상 타임라인의 동기화를 수행하는 단계,
    상기 촬영된 다시점 카메라 캘리브레이션 영상을 분석하여 정렬된 다시점 영상을 생성하는 영상 정렬을 수행하는 단계,
    정렬된 영상의 색상 보정을 수행하는 단계,
    정렬된 영상간 간격을 조정하는 다시점 영상 입체 조정을 수행하는 단계 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상처리방법.
11. 청구항 8에 있어서,
    상기 영상보정 과정 후 공통영역을 벗어난 영역을 잘라내고 확대한 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상처리방법.

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