KR20160115067A - 4차원 영상 지도 재구성 방법 및 장치 - Google Patents

4차원 영상 지도 재구성 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

4차원 영상 지도 재구성 장치는 대상물이 촬영된 영상을 수집하고, 수집된 영상의 시간 정보와 위치 정보의 유효성을 검증한 후 유효성이 검증된 영상을 시간축으로 분류한다. 그리고 시간축으로 분류된 영상들을 공간축으로 분류하고, 각 시간축에 대하여 공간적으로 같은 분류의 영상간의 상관 관계를 도출하여 3차원 영상 지도를 생성하며, 각 시간축에 대한 3차원 영상 지도를 이용하여 4차원 영상 지도를 재구성한다.

Description

4차원 영상 지도 재구성 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR RECONSTRUCTING 4 DIMENSIONAL IMAGE MAP}
본 발명은 4차원 영상 지도 재구성 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 3차원의 공간에 시간 차원을 추가하여 사실감을 높일 수 있는 4차원 영상 지도 재구성 방법 및 장치에 관한 것이다.
로마의 콜로세움이나 트레비 분수 등과 같은 유명한 관광지에 가면 세계 각지에서 온 많은 관광객들이 비슷한 위치에서 같은 피사체를 수 차례 사진을 촬영한다. 이러한 수백만 장이 넘는 사진들이 웹이나 SNS를 통해 공유가 되고 있는데, 이러한 특정 관광 명소를 기준으로 관련된 사진들을 모아 3차원 지도를 재구성(reconstruction)할 수 있다.
재구성된 3차원 지도에는 3차원 점들이 군집(3D points cloud) 형태를 이루며 관광 명소의 형태를 구성하게 되고 3차원 지도에서 특정 위치를 선택하면 해당 위치에서 누군가가 찍은 사진이 보이게 하여 가상으로 3차원 여행이 가능한 기술이 개발되어 소개가 된 적이 있다. 이 기술은 많은 수의 사진을 위치 기반으로 모아서 영상간의 공간적 상관 관계(spatial relationship)를 도출하고 이를 이용하여 가상의 3차원 좌표계에 등록하여 3차원 가상 지도를 재구성하는 기술이다.
해당 기술에 쓰이는 여러 사진들은 위치는 같지만 촬영 날짜가 서로 다른 사진들이 함께 3차원 지도를 구성하게 된다. 이는 사실감을 떨어뜨릴 수 있는 여지가 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 3차원 공간 영상에 시간 차원을 추가하여 사실감을 높일 수 있는 4차원 영상 지도 재구성 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 4차원 영상 지도 재구성 장치에서 4차원 영상 지도를 재구성하는 방법이 제공된다. 4차원 영상 지도 재구성 방법은 대상물이 촬영된 영상을 수집하는 단계, 수집된 영상의 시간 정보와 위치 정보의 유효성을 검증하는 단계, 상기 유효성이 검증된 영상을 시간축으로 분류하는 단계, 시간축으로 분류된 영상들을 공간축으로 분류하는 단계, 상기 시간축에 대하여, 공간적으로 같은 분류의 영상간의 상관 관계를 도출하여 상기 공간축에 따른 3차원 영상 지도를 생성하는 단계, 그리고 상기 각 시간축에 대하여 생성된 상기 3차원 영상 지도를 이용하여 4차원 영상 지도를 재구성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 촬영된 영상의 시간과 위치 정보를 이용하여 시간과 공간으로 분류하고 같은 시간 분류의 영상들의 기하 관계를 도출하여 시간에 따라서 독립적인 4차원 영상 지도를 재구성함으로써, 영상 지도의 사실감을 높일 수 있고, 사용자가 원하는 시간 및 장소를 선택하여 시공간 가상 여행을 가능하게 해준다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 4차원 영상 지도 재구성 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 4차원 영상 지도 재구성 방법을 통해서 제공되는 시간축에 따른 각 시점 영상의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 4차원 영상 지도 재구성 장치를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 4차원 영상 지도 재구성 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 4차원 영상 지도 재구성 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 1을 참고하면, 4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 카메라나 스마트 기기로부터 대상물을 촬영한 영상을 수집한다(S110). 카메라나 스마트 기기로부터 촬영된 영상은 촬영 시간을 나타내는 시간 정보와 촬영 위치를 나타내는 위치 정보를 포함할 수 있다. 이때 카메라나 스마트 기기는 GPS를 포함하고, 위치 정보는 GPS 정보일 수 있다. 카메라나 스마트 기기로부터의 촬영 영상은 실시간으로 4차원 영상 지도 재구성 장치(100)로 전달된다. 즉 카메라나 스마트 기기로부터 촬영된 영상은 웹이나 SNS(Social Network Service) 상에서 실시간으로 공유될 수 있고, 4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 웹이나 SNS 상에서 공개된 영상들을 수집한다.
4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 수집된 영상의 시간 정보와 위치 정보를 추출하고, 수집된 영상의 시간 정보와 위치 정보의 유효성을 검사한다(S120).
4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 수집 기간을 토대로 수집된 영상의 시간 정보의 유효성을 검사할 수 있다. 시간 정보의 유효성 검사가 필요한 이유는 영상을 시간축과 공간축을 기준으로 4차원 영상 지도를 구성할 때에 신뢰성 있는 영상을 선택하기 위함이다. 예를 들어, 필요에 의해 수집 기간을 2014년 1월 1일부터 2014년 12월 31일까지로 설정한 경우, 4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 영상의 시간 정보를 토대로 수집 기간 내의 영상만을 유효한 영상으로 판단할 수 있다. 하지만 영상 파일에 메타데이터로 기록이 되는 시간 정보는 수정이 가능한 정보이며, 영상에 따라 촬영날짜가 기록이 되지 않는 경우도 있으므로 신뢰성이 있는 영상만으로 4차원 영상 지도를 만들기 위해서는 실시간 촬영이 우선적으로 고려될 수 있다.
4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 대상물의 유효 위치 범위를 설정하고, 유효 위치 범위를 토대로 수집된 영상의 위치 정보의 유효성을 검사할 수 있다. 4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 영상의 위치 정보를 토대로 유효 위치 범위 내에서 촬영된 영상만을 유효한 영상으로 판단할 수 있다. 4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 시간 정보 또는 위치 정보가 유효하지 않는 영상을 폐기한다. 4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 시간 정보와 위치 정보가 유효한 영상들 중에서 같은 시간에 비슷한 배경이나 동일한 대상을 촬영한 두 영상의 차이가 크다고 판단되는 경우, 영상의 신뢰성을 평가하는 과정을 추가적으로 수행할 수 있다. 이때 4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 신뢰성이 설정된 임계값보다 낮은 영상을 폐기할 수 있다.
4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 시간 정보와 위치 정보가 유효한 영상들의 시간 정보를 이용하여 해당 영상들을 시간축으로 분류한다(S130). 4차원 영상 지도 재구성 장치(100)가 영상의 신뢰성을 평가하는 과정을 수행한 경우, 시간 정보와 위치 정보가 유효한 영상은 신뢰성이 설정된 임계값보다 높게 설정된 영상들일 수 있다.
4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 시간축으로 분류된 영상들의 위치 정보를 토대로 다시 공간축으로 분류한다(S140). 즉 4차원 영상 지도 재구성 장치는 동일한 시간 분류의 영상들을 다시 공간축으로 분류한다. 4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 공간적으로 같은 분류의 영상간의 상관 관계를 도출한다(S150). 여기서 상관 관계를 도출한다는 것은 각각의 위치에서 촬영된 영상들의 위치를 추정하는 것을 의미하며, 기본적으로 영상에서 특징점을 추출한 이후에 특징점 기반으로 영상간의 대응점을 찾아내고 위치 정보를 기반으로 같은 분류의 주변 영상들간의 대응점들을 이어서 하나로 연결되는 추적선을 그려내고 이를 토대로 각 영상 간의 상대적인 위치를 추정한다.
4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 동일한 시간 분류에 대해서 공간축으로 분류된 영상들의 상관 관계에 따른 상대적인 위치 정보를 3차원의 가상 지도에 등록하여, 공간축에 따른 3차원 영상 지도를 생성한다(S160). 공간적으로 같은 분류의 영상간의 상관 관계를 도출하고, 공간적으로 같은 분류의 영상간의 상관 관계에 따라서 각 영상을 3차원 가상 지도에 등록하면, 가상 지도의 접근을 통해 각 시점에서의 영상이 생성될 수 있다.
다음, 4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 각 시간축에 대한 3차원 영상 지도를 이용하여 4차원 영상 지도를 재구성한다(S170). 여기서 4차원 영상 지도는 시간축에 따라서 독립적으로 재구성된 3차원 영상 지도를 포함한다.
이와 같이, 시간 정보를 토대로 시간축에 따라 독립적으로 3차원 영상 지도를 생성해 놓으면, 공간뿐만 아니라 시간축에 따른 시점 영상 감상이 가능하게 된다. 여기서 시간축의 간격은 길게는 한달 단위가 될 수도 있고, 짧게는 초 단위가 될 수 있다. 시간축의 간격은 촬영된 대상물에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 공연과 같은 이벤트를 촬영한 경우는 시간축의 간격을 초 단위로 짧게 설정하여, 초 단위의 시점 영상을 볼 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 4차원 영상 지도 재구성 방법을 통해서 제공되는 시간축에 따른 각 시점 영상의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2를 참고하면, 사용자들은 스마트 기기를 이용하여 남대문 근처에서 찍은 남대문을 촬영한 영상을 웹이나 SNS에 등록한다.
4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 웹이나 SNS에 등록된 영상들로부터 남대문에 대한 영상을 수집하고, 수집된 영상들의 시간 정보와 위치 정보의 유효성을 검사한 후, 유효한 영상들을 시간축으로 분류하고, 시간축으로 분류된 영상들을 다시 공간축으로 분류한다.
4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 각 시간축에 대하여, 공간적으로 동일한 분류의 영상간의 대응점들을 구하고, 구해진 대응점을 통해 3차원 기하 관계를 이용하여 3차원 공간 상에서 각 시점 영상들의 상관 관계를 도출한다. 이를 이용하여 공간적으로 동분류된 3차원 영상 지도를 생성할 수 있다. 4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 각 시간축에 대하여 생성된 3차원 영상 지도를 이용하여 도 2에 도시한 바와 같이 4차원 영상 지도를 재구성한다.
즉 남대문을 찍은 영상들로 동분류된 카메라 시점들이 모여서 3차원 영상 군집을 이루고, 각 영상이 실제 촬영되었던 위치를 계산하여 3차원 좌표계에 표기함으로써, 공간적으로 동분류된 3차원 영상 지도가 생성된다. 이때 사용자가 3차원 영상 군집에서 각 영상을 선택하면, 그, 시점에서의 남대문을 볼 수 있게 된다. 그리고 각 시간축에 대하여 공간적으로 동분류된 3차원 영상 지도가 합쳐져서 4차원 영상 지도로 재구성된다.
사용자들은 4차원 영상 지도로부터 위치 및 시간에 따라 다른 시점 영상을 볼 수가 있다. 예를 들어, 시간축의 간격이 아침 시간과 오후 시간 및 밤 시간으로 나뉘어진 경우에, 사용자는 재구성된 4차원 영상 지도로부터 아침 시간에 대한 사용자가 원하는 위치(시점)의 3차원 영상 지도를 확인할 수 있고, 점심 시간에 대한 사용자가 원하는 위치(시점)의 3차원 영상 지도도 확인할 수 있으며, 밤 시간에 대한 사용자가 원하는 위치(시점)의 3차원 영상 지도를 확인할 수 있다.
이러한 4차원 영상 지도 재구성 방법은 도 2와 같은 관광지뿐만이 아니라 특정 사건에도 활용될 수 있다. 예를 들어, 콘서트와 같은 공연장에서 많은 수의 관람객이 영상을 촬영할 수 있다. 4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 관람객들이 실시간으로 촬영한 영상을 수집하고, 수집한 영상을 시간축 및 공간축에 따라 분류하여 4차원 영상 지도를 구축할 수 있다. 이와 같이, 4차원 영상 지도를 구축해 놓으면, 사용자들이 원하는 위치 및 시간에 따른 시점 영상을 확인할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 4차원 영상 지도 재구성 장치를 나타낸 도면이다.
도 3을 참고하면, 4차원 영상 지도 재구성 장치(100)는 수집부(110), 유효성 검증부(120), 분류부(130), 3차원 지도 생성부(140), 4차원 영상 재구성부(150) 및 저장부(160)를 포함한다.
수집부(110)는 3차원 영상을 재구성하고자 하는 대상물이 촬영된 영상을 수집한다.
유효성 검증부(120)는 수집된 영상의 시간 정보와 위치 정보를 추출하고, 수집된 영상의 시간 정보와 위치 정보의 유효성을 검사한다.
분류부(130)는 시간 정보와 위치 정보가 유효한 영상들을 시간 정보를 이용하여 시간축으로 분류하고, 시간축에 따라 분류된 영상들을 위치 정보를 이용하여 다시 공간축으로 분류한다.
3차원 지도 생성부(140)는 공간적으로 같은 분류의 영상간의 상관 관계를 도출하고, 도출된 상관 관계를 토대로 공간축에 따른 3차원 영상 지도를 생성한다.
4차원 영상 재구성부(150)는 각 시간축에 대하여 생성된 공간축에 따른 3차원 영상 지도를 이용하여 4차원 영상 지도를 재구성한다.
저장부(160)는 재구성된 4차원 영상 지도를 저장한다. 저장부(160)는 수집된 영상 및 유효한 영상들을 저장하고 있을 수 있다. 또한 저장부(160)는 시간축 및 공간축으로 분류된 영상들을 저장하고 있을 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 4차원 영상 지도 재구성 방법 및 장치 중 적어도 일부 기능은 하드웨어로 구현되거나 하드웨어에 결합된 소프트웨어로 구현될 수 있다. 예를 들면, 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)이나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등으로 구현되는 프로세서가 수집부(110), 유효성 검증부(120), 분류부(130), 3차원 지도 생성부(140) 및 4차원 영상 재구성부(150)의 기능을 수행하고, 송수신기(transceiver)가 영상을 수신하여 수집부(110)로 전달하는 기능을 수행할 수 있다. 그리고 동적 랜덤 액세스 메모리(dynamic random access memory, DRAM), 램버스 DRAM(rambus DRAM, RDRAM), 동기식 DRAM(synchronous DRAM, SDRAM), 정적 RAM(static RAM, SRAM) 등의 RAM과 같은 매체로 구현되는 메모리가 저장부(160)의 기능을 수행할 수 있다. 하드 디스크(hard disk), CD-ROM(compact disk read only memory), CD-RW(CD rewritable), DVD-ROM(digital video disk ROM), DVD-RAM, DVD-RW 디스크, 블루레이(blu-ray) 디스크 등의 광학 디스크, 플래시 메모리, 다양한 형태의 RAM과 같은 영구 또는 휘발성 저장 장치가 저장부(160)의 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (1)

  1. 4차원 영상 지도 재구성 장치에서 4차원 영상 지도를 재구성하는 방법으로서,
    대상물이 촬영된 영상을 수집하는 단계,
    수집된 영상의 시간 정보와 위치 정보의 유효성을 검증하는 단계,
    상기 유효성이 검증된 영상을 시간축으로 분류하는 단계,
    시간축으로 분류된 영상들을 공간축으로 분류하는 단계,
    상기 시간축에 대하여, 공간적으로 같은 분류의 영상간의 상관 관계를 도출하여 상기 공간축에 따른 3차원 영상 지도를 생성하는 단계, 그리고
    상기 각 시간축에 대하여 생성된 상기 3차원 영상 지도를 이용하여 4차원 영상 지도를 재구성하는 단계
    를 포함하는 4차원 영상 지도 재구성 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006250917A (ja) * 2005-02-14 2006-09-21 Kazuo Iwane 高精度ｃｖ演算装置と、この高精度ｃｖ演算装置を備えたｃｖ方式三次元地図生成装置及びｃｖ方式航法装置

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