KR20180076540A - Apparatus, method and computer program for generating binary holograms for scenes with large depth - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an apparatus for generating a binary hologram, which comprises: a binary data conversion unit for generating a binary pattern having a size corresponding to a region of interest of complex hologram data; a complex hologram reconstruction unit for generating a complex hologram reconstruction image using the complex hologram data; a binary hologram reconstruction unit for generating a binary hologram reconstruction image using the binary pattern; and a control unit for comparing the binary hologram reconstruction image with the complex hologram reconstruction image while changing a binary value of the binary pattern, and generating binary hologram data corresponding to the complex hologram data on the basis of a result of comparing the binary hologram reconstruction image and the complex hologram reconstruction image with respect to a plurality of focal planes positioned at different positions from each other. Accordingly, binary data is processed in multiple reference planes, and thus, a hologram image of a deep depth is realized, and a clear image can be obtained.

Description

깊은 심도 표현이 가능한 이진 홀로그램 생성 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램{APPARATUS, METHOD AND COMPUTER PROGRAM FOR GENERATING BINARY HOLOGRAMS FOR SCENES WITH LARGE DEPTH}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a binary hologram generating device, a method, and a computer program capable of expressing a deep depth,

실시예들은 이진(binary) 홀로그램(hologram) 복원 알고리즘을 이용하여 깊은 심도를 가진 홀로그램 영상을 복원하는 기술에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 복수 개의 기준(reference) 초점평면을 이용한 직접이진검색(Direct Binary Search; DBS) 알고리즘의 개선에 대한 것이다.Embodiments relate to a technique for reconstructing a hologram image having a deep depth using a binary hologram restoration algorithm. More specifically, the present invention relates to a technique for restoring a deep binary image by using a direct binary search using a plurality of reference focal planes Search (DBS) algorithm.

홀로그래피(holography)는 빛의 간섭성을 이용하여 입체 정보를 기록, 재생하는 과정을 통해 실제 물체의 형상을 재현하는 기술이다. 홀로그래피 기술은 사용자에게 모든 각도에서 보았을 때 완전한 3차원(3D) 영상을 제공하는 특징을 가지며, 이러한 홀로그래피 기술에 의해 생성되는 3차원 영상을 홀로그램(hologram) 이라고 한다. Holography is a technique to reproduce the shape of an actual object through the process of recording and reproducing stereoscopic information using the coherence of light. The holography technique has a feature of providing a user with a complete three-dimensional (3D) image when viewed from all angles, and a three-dimensional image generated by the holographic technique is called a hologram.

홀로그램은 물체로부터 반사되어 인간의 눈에 들어오는 빛에 대한 위상이나 파장과 같은 모든 정보를 빛의 간섭 무늬의 형태로 기록한 것으로서, 복소수 형태로 표현된다. 그런데 현재까지 광학 복원 과정에서 홀로그램의 복소수를 표현할 수 있는 방법이 없기 때문에, 광학 복원을 위해서는 홀로그램 데이터를 이진(binary) 형태로 변환하는 과정이 선행되어야 한다. A hologram is a complex number that is recorded in the form of interference fringes of light, such as the phase and wavelength of light reflected from an object and entering the human eye. However, since there is no method for expressing the complex number of the hologram during the optical restoration process, the process of converting the hologram data into the binary form must be preceded for optical restoration.

홀로그램 데이터의 이진 변환을 위한 가장 단순한 방식 중 하나인 문턱값(threshold) 연산법은 복소수 형태의 원본 홀로그램 데이터의 각 픽셀값을 문턱값과 비교하여, 문턱값보다 클 경우 데이터를 1로, 문턱값보다 작을 경우 데이터를 0으로 변환하는 것으로서, 가장 간단하고 빠르게 데이터를 변환하여 영상을 복원할 수 있는 장점이 있지만 복원 평면에서 강한 노이즈를 유발하는 문제가 있다. A threshold operation method, which is one of the simplest methods for binary conversion of hologram data, compares each pixel value of a complex-shaped original hologram data with a threshold value. When the pixel value is larger than a threshold value, The data is converted into 0, which is the simplest and quickest data conversion and image restoration. However, there is a problem that strong noise is generated in the restoration plane.

홀로그램 데이터 이진 변환을 위한 다른 방식으로는 홀로그램 데이터의 모든 픽셀을 하나씩 차례로 이진 형태로 변환 후 픽셀 값을 테스트하는 직접이진검색(Direct Binary Search; DBS) 방식이 있다. 상기 DBS 방식에서는 홀로그램 데이터의 픽셀의 값을 0 또는 1로 부여하며, 이진 형태 변환된 각 픽셀에 대하여 0일 경우와 1일 경우의 복원 시뮬레이션을 각각 진행하고, 이를 원본 홀로그램을 시뮬레이션을 통해 복소 홀로그램으로 복원한 결과와 비교하여 평균제곱오차(Mean Square Error; MSE)가 더 작은 경우의 값을 해당하는 픽셀의 값으로 정한다. Another method for hologram data binary conversion is a direct binary search (DBS) method in which all the pixels of the hologram data are converted into binary form one by one and then the pixel values are tested. In the DBS method, the value of the pixel of the hologram data is set to 0 or 1, and restoration simulations are performed for 0 and 1, respectively, for each of the pixels converted into binary form, and the original hologram is subjected to simulation (MSE) is smaller than the result of restoration of the pixel value of the corresponding pixel.

그러나, 종래의 DBS 방식의 홀로그램 복원에서는 원본 홀로그램을 복원한 복소 홀로그램과의 비교에 있어서 특정한 하나의 기준(reference) 초점평면의 영상만을 사용하기 때문에, 좁은 깊이 영역에 대해서만 정확한 복원이 가능하다. 즉, 기준으로 사용된 특정 초점평면에만 최적화된 복원 결과를 생성할 수 있고, 넓은 깊이 범위를 갖는 장면을 홀로그램으로 표현할 경우에는 초점평면과 거리가 멀어짐에 따라 오차 및 색수차가 증가하는 문제점이 있었다. However, in the conventional DBS-based hologram reconstruction, only a specific reference focal plane image is used in comparison with the complex hologram reconstructed from the original hologram, so that it is possible to perform accurate reconstruction only for a narrow depth region. That is, it is possible to generate a restoration result optimized only for a specific focal plane used as a reference, and when a scene having a wide depth range is represented by a hologram, errors and chromatic aberration increase with distance from the focal plane.

미국 공개특허공보 제2005/0088712호U.S. Published Patent Application No. 2005/0088712 미국 공개특허공보 제2011/0228365호U.S. Published Patent Application No. 2011/0228365

본 발명의 일 측면에 따르면, 종래의 직접이진검색(Direct Binary Search; DBS) 알고리즘에서 하나의 기준(reference) 평면만을 사용하여 홀로그램(hologram) 영상을 구현할 때 발생하는 문제점을 해결하고, 심도가 증가한 홀로그램 영상을 제공할 수 있는 이진(binary) 홀로그램 생성 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of solving a problem caused by implementing a hologram image using only one reference plane in a conventional direct binary search (DBS) algorithm, A binary hologram generating device, a method, and a computer program capable of providing a hologram image can be provided.

일 실시예에 따른 이진(binary) 홀로그램(hologram) 생성 장치는, 복소 홀로그램 데이터의 관심영역에 상응하는 크기의 이진 패턴을 생성하도록 구성된 이진 데이터 변환부; 상기 복소 홀로그램 데이터를 이용하여 복소 홀로그램 복원 영상을 생성하도록 구성된 복소 홀로그램 복원부; 상기 이진 패턴을 이용하여 이진 홀로그램 복원 영상을 생성하도록 구성된 이진 홀로그램 복원부; 및 상기 이진 패턴의 이진값을 변화시키면서 상기 이진 홀로그램 복원 영상과 상기 복소 홀로그램 복원 영상을 비교하되, 서로 상이한 위치에 위치하는 복수 개의 초점평면 각각에 대하여 상기 이진 홀로그램 복원 영상과 상기 복소 홀로그램 복원 영상을 비교한 결과에 기초하여 상기 복소 홀로그램 데이터에 상응하는 이진 홀로그램 데이터를 생성하도록 구성된 제어부를 포함한다.According to an embodiment, a binary hologram generating apparatus includes a binary data converting unit configured to generate a binary pattern of a size corresponding to a region of interest of complex hologram data; A complex hologram reconstruction unit configured to generate a complex hologram reconstructed image using the complex hologram data; A binary hologram reconstruction unit configured to generate a binary hologram reconstructed image using the binary pattern; And comparing the binary hologram reconstructed image and the complex hologram reconstructed image while changing the binary value of the binary pattern, and comparing the binary hologram reconstructed image and the complex hologram reconstructed image with respect to each of a plurality of focal planes located at different positions, And a control unit configured to generate binary hologram data corresponding to the complex hologram data based on the comparison result.

일 실시예에서, 상기 이진 데이터 변환부에 의해 생성되는 상기 이진 패턴은 무작위의 이진값을 갖는 복수 개의 픽셀을 포함한다.In one embodiment, the binary pattern generated by the binary data transformer comprises a plurality of pixels having random binary values.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 이진 패턴을 이용하여 생성된 제1 이진 홀로그램 복원 영상과 상기 복소 홀로그램 복원 영상 사이의 제1 오차를, 상기 이진 패턴의 이진값을 수정한 수정 패턴을 이용하여 생성된 제2 이진 홀로그램 복원 영상과 상기 복소 홀로그램 복원 영상 사이의 제2 오차와 비교하여 상기 이진 패턴의 수정 여부를 결정하도록 더 구성된다.In one embodiment, the controller may calculate a first error between the first hologram reconstructed image and the first reconstructed hologram reconstructed image generated using the binary pattern using a correction pattern obtained by modifying the binary value of the binary pattern And a second error between the generated second hologram reconstructed image and the reconstructed complex hologram to determine whether to modify the binary pattern.

일 실시예에서, 상기 제1 오차 및 상기 제2 오차는 평균제곱오차(Mean Square Error; MSE) 값이다.In one embodiment, the first error and the second error are Mean Square Error (MSE) values.

일 실시예에서, 상기 제1 이진 홀로그램 복원 영상은 서로 상이한 복수 개의 초점평면에 상응하는 복수 개의 제1 이진 홀로그램 복원 영상을 포함하며, 상기 복소 홀로그램 복원 영상은 서로 상이한 복수 개의 초점평면에 상응하는 복수 개의 복소 홀로그램 복원 영상을 포함하며, 상기 제1 오차는 상기 복수 개의 제1 이진 홀로그램 복원 영상 각각과 이에 상응하는 상기 복수 개의 복소 홀로그램 복원 영상 사이의 평균제곱오차를 합산한 값이다. 또한, 상기 제2 이진 홀로그램 복원 영상은 서로 상이한 복수 개의 초점평면에 상응하는 복수 개의 제2 이진 홀로그램 복원 영상을 포함하며, 상기 제2 오차는 상기 복수 개의 제2 이진 홀로그램 복원 영상 각각과 이에 상응하는 상기 복수 개의 복소 홀로그램 복원 영상 사이의 평균제곱오차를 합산한 값이다. In one embodiment, the first binary hologram reconstructed image includes a plurality of first binary hologram reconstructed images corresponding to a plurality of different focus planes, and the complex hologram reconstructed image includes a plurality of And the first error is a value obtained by summing the mean square error between each of the plurality of first hologram reconstructed images and the corresponding plurality of complex hologram reconstructed images corresponding to the plurality of first hologram reconstructed images. The second binary hologram reconstructed image may include a plurality of second binary hologram reconstructed images corresponding to a plurality of different focal planes, and the second error may include a plurality of second binary hologram reconstructed images corresponding to the plurality of second binary hologram reconstructed images, And a mean square error between the plurality of complex hologram reconstructed images.

일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 제1 오차 및 상기 제2 오차 중 더 작은 것에 상응하는 패턴에 기초하여 상기 이진 홀로그램 데이터의 이진값을 결정하며, 상기 이진값을 결정하는 과정을 상기 복수 개의 픽셀에 대해 반복 수행하도록 더 구성된다. In one embodiment, the control unit determines a binary value of the binary hologram data based on a pattern corresponding to a smaller one of the first error and the second error, and the step of determining the binary value comprises: Lt; RTI ID = 0.0 > pixel. ≪ / RTI >

일 실시예에 따른 이진 홀로그램 생성 장치는, 상기 이진 홀로그램 데이터에 상응하는 광을 조사함으로써 홀로그램을 출력하도록 구성된 광 조사부를 더 포함한다. The apparatus for generating a binary hologram according to an embodiment further includes a light irradiation unit configured to output a hologram by irradiating light corresponding to the binary hologram data.

실시예들에 따른 이진 홀로그램 생성 방법은, 실시예들에 따른 이진 홀로그램 생성 장치를 이용하여 수행될 수 있다. The method of generating binary holograms according to the embodiments can be performed using the apparatus for generating binary holograms according to the embodiments.

일 실시예에 따른 이진 홀로그램 생성 방법은, 복소 홀로그램 데이터의 관심영역에 상응하는 크기의 이진 패턴을 생성하는 단계; 상기 복소 홀로그램 데이터를 이용하여 복소 홀로그램 복원 영상을 생성하는 단계; 상기 이진 패턴을 이용하여 제1 이진 홀로그램 복원 영상을 생성하는 단계; 상기 이진 패턴의 이진값을 변화시킨 수정 패턴을 이용하여 제2 이진 홀로그램 복원 영상을 생성하는 단계; 및 상기 제1 이진 홀로그램 복원 영상 및 상기 제2 이진 홀로그램 복원 영상 각각을 상기 복소 홀로그램 복원 영상과 비교한 결과에 기초하여, 상기 복소 홀로그램 데이터에 상응하는 이진 홀로그램 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.A method of generating a binary hologram according to an exemplary embodiment of the present invention includes: generating a binary pattern having a size corresponding to a region of interest of complex hologram data; Generating a complex hologram reconstructed image using the complex hologram data; Generating a first binary hologram reconstructed image using the binary pattern; Generating a second binary hologram reconstructed image using a quartz pattern in which a binary value of the binary pattern is changed; And generating binary hologram data corresponding to the complex hologram data based on a result of comparing the first binary hologram reconstructed image and the second binary hologram reconstructed image with the complex hologram reconstructed image.

이때, 상기 복소 홀로그램 복원 영상을 생성하는 단계, 상기 제1 이진 홀로그램 복원 영상을 생성하는 단계 및 상기 제2 이진 홀로그램 복원 영상을 생성하는 단계는 서로 상이한 위치에 위치한 복수 개의 초점평면에 대하여 각각 수행된다. At this time, the step of generating the complex hologram reconstructed image, the step of generating the first binary hologram reconstructed image, and the step of generating the second binary hologram reconstructed image are respectively performed for a plurality of focal planes located at different positions .

일 실시예에서, 상기 이진 패턴은 무작위의 이진값을 갖는 복수 개의 픽셀을 포함한다.In one embodiment, the binary pattern comprises a plurality of pixels having random binary values.

일 실시예에서, 상기 이진 홀로그램 데이터를 생성하는 단계는, 상기 제1 이진 홀로그램 복원 영상과 상기 복소 홀로그램 복원 영상 사이의 제1 오차를, 상기 제2 이진 홀로그램 복원 영상과 상기 복소 홀로그램 복원 영상 사이의 제2 오차와 비교하여 상기 이진 패턴의 수정 여부를 결정하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the step of generating the binary hologram data may further include a step of generating a first hologram reconstructed image by combining a first error between the first reconstructed hologram reconstructed image and the reconstructed complex hologram, And determining whether to modify the binary pattern compared to a second error.

일 실시예에서, 상기 이진 패턴의 수정 여부를 결정하는 단계는, 상기 제1 오차 및 상기 제2 오차 중 더 작은 것에 상응하는 패턴에 기초하여 상기 이진 홀로그램 데이터의 이진값을 결정하는 단계를 포함한다.In one embodiment, determining whether to modify the binary pattern includes determining a binary value of the binary hologram data based on a pattern corresponding to a smaller of the first error and the second error .

또한 일 실시예에서, 상기 이진 패턴의 수정 여부를 결정하는 단계는 상기 복수 개의 픽셀에 대해 반복 수행된다. In one embodiment, the step of determining whether to modify the binary pattern is repeated for the plurality of pixels.

일 실시예에 따른 이진 홀로그램 생성 방법은, 상기 이진 홀로그램 데이터에 상응하는 광을 조사함으로써 홀로그램을 출력하는 단계를 더 포함한다.The method of generating a binary hologram according to an embodiment further includes outputting a hologram by irradiating light corresponding to the binary hologram data.

일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은, 하드웨어와 결합되어 전술한 실시예들에 따른 이진 홀로그램 생성 방법의 각 단계를 실행하기 위한 것으로서, 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 저장될 수 있다. A computer program according to one embodiment is for executing each step of the method of generating a binary hologram according to the above-described embodiments in combination with hardware, and can be stored in a computer-readable recording medium.

본 발명의 일 측면에 따른 이진(binary) 홀로그램(hologram) 생성 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램에 의하면, 종래의 직접이진검색(Direct Binary Search; DBS) 알고리즘이 특정한 하나의 초점거리에서만 홀로그램 복원이 가능한 한계를 개선하고, 여러 개의 기준(reference) 평면을 사용하여 보다 깊은 심도의 홀로그램 영상을 구현할 수 있는 이점이 있다. According to an apparatus, a method, and a computer program for generating a binary hologram according to an aspect of the present invention, a conventional direct binary search (DBS) algorithm can limit hologram reconstruction only at a specific focal length And a hologram image of a deeper depth can be realized by using a plurality of reference planes.

도 1은 일 실시예에 따른 이진(binary) 홀로그램(hologram) 생성 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 이진 홀로그램 생성 방법의 순서도이다.
도 3a 및 3b는 일 실시예에 따른 이진 홀로그램 생성 방법을 개념적으로 나타내는 이미지이다.
도 4는 일 실시예에 따른 이진 홀로그램 생성 방법에 의한 홀로그램 복원 결과를 종래의 방법에 의한 결과와 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 5는 종래의 방법에 의한 홀로그램 복원 시 색수차로 인한 오차를 나타내는 이미지이다.
도 6a 내지 6c는 일 실시예에 따른 이진 홀로그램 생성 방법에 의한 홀로그램 복원 결과 색수차로 인한 오차가 개선된 것을 나타내는 이미지이다. 1 is a schematic block diagram of a binary hologram generating device according to an embodiment.
2 is a flowchart of a method of generating a binary hologram according to an embodiment.
3A and 3B are conceptual images showing a method of generating a binary hologram according to an embodiment.
FIG. 4 is a graph showing a result of hologram restoration by the method of generating a binary hologram according to an embodiment, compared with a result of a conventional method.
5 is an image showing an error due to a chromatic aberration when restoring a hologram by a conventional method.
6A to 6C are images showing an improvement in chromatic aberration due to the hologram restoration by the method of generating a binary hologram according to an embodiment.

이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 살펴본다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 일 실시예에 따른 이진(binary) 홀로그램(hologram) 생성 장치의 개략적인 블록도이다. 1 is a schematic block diagram of a binary hologram generating device according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 이진 홀로그램 생성 장치는 이진 데이터 변환부(10), 이진 홀로그램 복원부(20), 복소 홀로그램 복원부(30) 및 제어부(40)를 포함한다. 일 실시예에서, 이진 홀로그램 생성 장치는 광 조사부(50)를 더 포함한다. Referring to FIG. 1, the apparatus for generating a binary hologram according to the present embodiment includes a binary data conversion unit 10, a binary hologram reconstruction unit 20, a complex hologram reconstruction unit 30, and a control unit 40. In one embodiment, the apparatus for generating a binary hologram further includes a light irradiating unit (50).

실시예들에 따른 이진 홀로그램 생성 장치는 전적으로 하드웨어이거나, 또는 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 예컨대, 이진 홀로그램 생성 장치와 이에 포함된 각 부(unit)는 특정 형식 및 내용의 데이터를 처리하거나 또는/또한 전자통신 방식으로 주고받기 위한 하드웨어 및 이에 관련된 소프트웨어를 통칭할 수 있다. 본 명세서에서 "부", "장치" 또는 "시스템" 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어의 조합을 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 하드웨어는 CPU 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.The binary hologram generating device according to embodiments may be entirely hardware, or may be partially hardware, and partially software. For example, the binary hologram generating apparatus and each unit included therein may collectively refer to hardware and related software for processing data of a specific type and content and / or for exchanging data by an electronic communication method. The terms "part," "device, " or" system, "and the like are intended herein to refer to a combination of hardware and software driven by that hardware. For example, the hardware may be a data processing device comprising a CPU or other processor. Also, the software driven by the hardware may refer to a running process, an object, an executable, a thread of execution, a program, and the like.

본 실시예에 따른 이진 홀로그램 생성 장치를 구성하는 각각의 요소는 반드시 서로 물리적으로 구분되는 별개의 장치를 지칭하는 것으로 의도되지 않는다. 즉, 도 1의 이진 데이터 변환부(10), 이진 홀로그램 복원부(20), 복소 홀로그램 복원부(30), 제어부(40) 및 광 조사부(50)는 이진 홀로그램 생성 장치를 구성하는 하드웨어를 해당 하드웨어에 의해 수행되는 동작에 따라 기능적으로 구분한 것일 뿐, 반드시 각각의 부가 서로 독립적으로 구비되어야 하는 것이 아니다. 물론, 실시예에 따라서는 데이터 변환부(10), 이진 홀로그램 복원부(20), 복소 홀로그램 복원부(30), 제어부(40) 및 광 조사부(50) 중 하나 이상이 서로 물리적으로 구분되는 별개의 장치로 구현되는 것도 가능하다. Each element constituting the binary hologram generating apparatus according to the present embodiment is not necessarily intended to refer to a separate apparatus which is physically separated from each other. That is, the binary data converting unit 10, the binary hologram reconstructing unit 20, the complex hologram reconstructing unit 30, the controlling unit 40, and the light irradiating unit 50 of FIG. 1 correspond to the hardware constituting the binary hologram generating unit It is not limited to the function of each of the units, but is not necessarily independent of each other. Of course, depending on the embodiment, at least one of the data conversion unit 10, the binary hologram reconstruction unit 20, the complex hologram reconstruction unit 30, the control unit 40, and the light irradiation unit 50 may be physically separated It is also possible to implement the apparatus of FIG.

이진 데이터 변환부(10)는 원본 복소 홀로그램의 관심영역(Region of Interest; ROI)에 상응하는 크기의 이진 패턴을 생성하도록 구성된다. 여기서 생성되는 이진 패턴은 복수 개의 픽셀에 대하여 0 또는 1의 이진값을 임의로 부여한 무작위의 패턴이되, 관심영역에 대한 데이터의 행과 열의 크기는 일정하여야 한다. 관심영역은 원본 복소 홀로그램의 전체 영역일 수도 있으며, 또는 연산량을 줄이기 위하여 홀로그램으로 표현할 물체가 존재하는 부분을 선택한 일부 영역일 수도 있다. 상기 이진 패턴을 기초로 생성된 이진 홀로그램 본원 영상을 후술하는 것과 같이 컴퓨터로 시뮬레이션된 복소 홀로그램 복원 영상과 비교하여 수정함으로써 이진 홀로그램 데이터를 얻게 된다. The binary data conversion unit 10 is configured to generate a binary pattern of a size corresponding to a region of interest (ROI) of the original complex hologram. The generated binary pattern is a random pattern arbitrarily given a binary value of 0 or 1 for a plurality of pixels, and the size of rows and columns of data for a region of interest should be constant. The area of interest may be the entire area of the original complex hologram, or it may be a partial area that selects the part where the object to be represented by the hologram exists to reduce the amount of computation. The binary hologram original image generated based on the binary pattern is compared with a computer simulated complex hologram reconstructed image as described below to obtain binary hologram data.

이진 홀로그램 복원부(20)는, 이진 데이터 변환부(10)에 의해 생성된 이진 패턴을 이용하여 이진 홀로그램 복원 영상을 얻도록 구성된다. 또한, 복소 홀로그램 복원부(30)는 원본 복소 홀로그램을 이용하여 복소 홀로그램 복원 영상을 얻도록 구성된다. The binary hologram reconstruction unit 20 is configured to obtain a binary hologram reconstructed image using the binary pattern generated by the binary data conversion unit 10. [ The complex hologram reconstruction unit 30 is configured to obtain a complex hologram reconstructed image using the original complex hologram.

본 명세서에서 원본 복소 홀로그램이란, 표현하고자 하는 입체 형상과 관련하여 빛에 대한 위상이나 파장과 같은 모든 정보를 빛의 간섭 무늬의 형태로 기록한 것으로, 복소수 형태를 갖는다. 본 명세서에서 홀로그램을 복원한다는 것은, 복소 홀로그램 데이터 또는 이진 패턴을 기준(reference) 초점평면에 투영(propagation)한 데이터를 얻는 과정을 지칭한다. 복원 과정은 복소 홀로그램 데이터 또는 이진 패턴의 각 픽셀 정보를 소정의 복원 함수에 입력하는 연산을 통하여 이루어질 수 있으며, 홀로그램 복원을 위한 구체적인 연산 과정은 본 발명의 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으므로 발명의 요지를 명확하게 하기 위하여 본 명세서에서는 자세한 설명을 생략한다. In the present specification, the original complex hologram has a complex number form in which all information such as phase and wavelength of light is recorded in the form of interference fringes in relation to the three-dimensional shape to be expressed. Reconstruction of a hologram in this specification refers to a process of obtaining data that is propagated by a complex hologram data or a binary pattern on a reference focal plane. The restoration process may be performed through an operation of inputting the complex hologram data or each pixel information of the binary pattern into a predetermined restoration function, and a specific calculation process for hologram restoration is well known to those skilled in the art, A detailed description thereof will be omitted in order to clarify the gist of the present invention.

광학계를 사용한 실제 복원에서는 복소수의 표현이 불가능하고, 각 픽셀에 상응하는 광원의 밝기 조절을 통해 실수만을 표현할 수 있다. 예컨대, 각 픽셀에서의 광원의 밝기 조절은 디지털 마이크로미러 장치(Digital Micromirror Device; DMD) 또는 실리콘 액정표시장치(Liquid Crystal on Silicon; LCoS) 등의 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator; SLM)를 사용하여 수행될 수 있다. 따라서, 원본 복소 홀로그램 데이터의 모든 정보를 포함하는 복소 홀로그램 복원 영상은 복소 홀로그램 복원부(30)에 의한 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서만 얻을 수 있다. In actual reconstruction using an optical system, complex numbers can not be expressed, and only real numbers can be expressed by adjusting the brightness of a light source corresponding to each pixel. For example, the brightness of each light source may be adjusted by using a spatial light modulator (SLM) such as a digital micromirror device (DMD) or a liquid crystal on silicon (LCoS) . Therefore, the complex hologram reconstructed image including all the information of the original complex hologram data can be obtained only through the computer simulation by the complex hologram reconstructor 30. [

광학계를 사용하여 실제 복원이 가능한 이진 홀로그램 복원 영상은 이진 홀로그램 복원부(20)를 이용하여 얻어진다. 이때, 제어부(40)는 이진 패턴의 각 픽셀의 이진값을 변화시켜 가면서 이진 홀로그램 복원부(20)에 의해 얻어진 이진 홀로그램 복원 영상과 복소 홀로그램 복원부(30)에 의해 얻어진 복소 홀로그램 복원 영상을 비교하고, 비교 결과를 기초로 각 픽셀의 이진값을 결정함으로써 최종 이진 홀로그램 데이터를 얻는다. The binary hologram reconstructed image that can be actually reconstructed using the optical system is obtained by using the binary hologram reconstruction unit 20. At this time, the control unit 40 compares the binary hologram reconstructed image obtained by the binary hologram reconstructing unit 20 with the reconstructed complex hologram obtained by the complex hologram reconstructing unit 30 while changing the binary value of each pixel of the binary pattern And determines the binary value of each pixel based on the comparison result, thereby obtaining the final binary hologram data.

이때, 본 발명의 실시예들에서 제어부(40)는 이진 홀로그램 복원 영상 및 복소 홀로그램 복원 영상을 어느 하나의 초점평면에 투영하여 비교하는 것이 아니라, 서로 상이한 위치에 위치하는 복수 개의 초점평면에 이진 홀로그램 복원 영상과 복소 홀로그램 복원 영상을 투영하고 그 결과를 비교하는 점에서 종래의 직접이진검색(Direct Binary Search; DBS) 알고리즘과 차별화된다. 제어부(40)의 구체적인 동작에 대해서는 상세히 후술한다. At this time, in the embodiments of the present invention, the controller 40 does not project and compare the binary hologram reconstructed image and the complex hologram reconstructed image on any one of the focal planes, And differs from the conventional direct binary search (DBS) algorithm in that the reconstructed image and the complex hologram reconstructed image are projected and compared. The specific operation of the control unit 40 will be described later in detail.

광 조사부(50)는, 제어부(40)의 전술한 동작에 의하여 최종적으로 결정된 이진 홀로그램 데이터에 상응하는 광을 조사함으로써 홀로그램을 출력하도록 구성된다. 예를 들어, 광 조사부(50)는 레이저 등의 광원을 포함하고 DMD 또는 LCoS 등의 SLM을 이용하여 각 픽셀에서의 광원의 세기를 제어함으로써, 이진 홀로그램 데이터에서 이진값이 0 인 픽셀에 대해서는 광을 출력하지 않고 이진값이 1 인 픽셀에 대해서는 광을 출력하는 등의 형태로 간섭 패턴을 형성하여 홀로그램을 출력할 수 있다. The light irradiation unit 50 is configured to output the hologram by irradiating light corresponding to the finally determined binary hologram data by the operation of the control unit 40 described above. For example, the light irradiating unit 50 includes a light source such as a laser and controls the intensity of a light source in each pixel by using an SLM such as DMD or LCoS, so that, for a pixel having a binary value of 0 in binary hologram data, It is possible to output the hologram by forming an interference pattern in the form of outputting light for a pixel having a binary value of 1 and the like.

도 2는 일 실시예에 따른 이진 홀로그램 생성 방법의 순서도이며, 도 3a 및 3b는 일 실시예에 따른 이진 홀로그램 생성 방법을 개념적으로 나타내는 이미지이다. FIG. 2 is a flowchart of a method of generating a binary hologram according to an embodiment, and FIGS. 3A and 3B are conceptual images illustrating a method of generating a binary hologram according to an embodiment.

도 2 및 도 3a를 참조하면, 원본 복소 홀로그램 데이터(100)를 광학계에 의해 실제 표현이 가능한 이진 홀로그램 데이터로 변환하기 위하여, 먼저 이진 패턴(200)을 생성한다(S101). 상기 단계(S101)에서 생성되는 이진 패턴은 각 픽셀의 이진값을 0 또는 1로 임의로 부여한 무작위의 패턴이다. 상기 이진 패턴의 각 픽셀의 이진값을 변경해가면서 홀로그램 복원을 수행함으로써, 최종 이진 홀로그램 데이터가 얻어지게 된다. 2 and 3A, in order to convert the original complex hologram data 100 into binary hologram data that can be actually represented by the optical system, a binary pattern 200 is first generated (S101). The binary pattern generated in the step S101 is a random pattern arbitrarily given a binary value of 0 or 1 for each pixel. By performing the hologram reconstruction while changing the binary value of each pixel of the binary pattern, the final binary hologram data is obtained.

구체적으로는, 이진값을 변경할 픽셀을 선택하고(S103), 선택된 픽셀의 이진값을 변경해가면서 이진 패턴으로부터 이진 홀로그램 복원 영상(400, 450)을 생성한다(S104). 이진값을 변경하기 전의 이진 패턴(200)으로부터 이진 홀로그램 복원 영상(400)을 얻고, 또한 상기 단계(S103)에서 선택된 픽셀의 이진값을 예컨대 0에서 1로, 또는 1에서 0으로 변경한 수정 패턴(250)으로부터도 이진 홀로그램 복원 영상(450)을 얻는다. Specifically, the pixel to be changed is selected (S103), and the binary hologram reconstructed image 400 or 450 is generated from the binary pattern while changing the binary value of the selected pixel (S104). The binary hologram reconstructed image 400 is obtained from the binary pattern 200 before the binary value is changed and the binary pattern of the modified pattern obtained by changing the binary value of the pixel selected in step S103 from 0 to 1, The binary hologram reconstructed image 450 is obtained from the hologram reconstructed image 250 as well.

한편, 원본 복소 홀로그램 데이터로부터 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 복소 홀로그램 복원 영상(300)을 생성한다(S102). 상기 단계(S102)에서 생성된 복소 홀로그램 복원 영상은 실제 광학계에 의한 표현은 불가능한 것이다.On the other hand, the complex hologram reconstructed image 300 is generated from the original complex hologram data through computer simulation (S102). The complex hologram reconstructed image generated in step S102 can not be expressed by the actual optical system.

다음으로, 이진 패턴(200)을 이용하여 얻어진 이진 홀로그램 복원 영상(400)과 복소 홀로그램 복원 영상(300) 사이의 오차, 및 이진값을 수정한 수정 패턴(250)을 이용하여 얻어진 이진 홀로그램 복원 영상(450)과 복소 홀로그램 복원 영상(300) 사이의 오차를 각각 계산하여, 이진값 수정에 의하여 오차가 개선되는지를 확인한다(S105). 일 실시예에서, 오차란 이진 홀로그램 복원 영상과 복소 홀로그램 복원 영상 사이의 평균제곱오차(Mean Square Error; MSE)를 지칭하는 것으로서, 하기 수학식 1 및 수학식 2에 의하여 산출된다.Next, the binary hologram reconstructed image 400 obtained by using the binary pattern 200 and the complex hologram reconstructed image 300, and the binary hologram reconstructed image 300 obtained by using the modified binary pattern 250, (450) and the complex hologram reconstructed image (300), and checks whether the error is improved by correcting the binary value (S105). In one embodiment, the error refers to a mean square error (MSE) between a binary hologram reconstructed image and a complex hologram reconstructed image, and is calculated by the following equations (1) and (2).

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 수학식 1 및 수학식 2에서 M 및 N은 MSE를 산출하고자 하는 관심영역의 각 축 방향의 크기를 나타낸다. In Equations (1) and (2), M and N represent the magnitudes of the respective axial directions of the region of interest for which the MSE is to be calculated.

만약, 복소 홀로그램 복원 영상(300)과 이진 홀로그램 복원 영상(400) 사이의 MSE에 비하여 복소 홀로그램 복원 영상(300)과 이진 홀로그램 복원 영상(450) 사이의 MSE가 더 작다면, 이진 패턴(200)으로부터 수정 패턴(250)으로의 이진값 변경에 의하여 원본 홀로그램 데이터에 더 근접한 결과물이 얻어지는 것이므로 이진값 변경을 유지한다(S106). 반면, 반대로 복소 홀로그램 복원 영상(300)과 이진 홀로그램 복원 영상(400) 사이의 MSE가 복소 홀로그램 복원 영상(300)과 이진 홀로그램 복원 영상(450) 사이의 MSE에 비해 더 작다면, 변경 내용을 취소하고 수정 전의 이진값을 유지한다(S107). If the MSE between the complex hologram reconstructed image 300 and the binary hologram reconstructed image 450 is smaller than the MSE between the complex hologram reconstructed image 300 and the binary hologram reconstructed image 400, Since the result closer to the original hologram data can be obtained by changing the binary value from the correction pattern 250 to the correction pattern 250 (S106). On the other hand, if the MSE between the complex hologram reconstructed image 300 and the binary hologram reconstructed image 400 is smaller than the MSE between the complex hologram reconstructed image 300 and the binary hologram reconstructed image 450, And the binary value before correction is maintained (S107).

이상의 과정을 이진 패턴의 모든 픽셀에 대하여 수행함으로써(S108), 무작위 이진 패턴의 각 픽셀의 이진값을 복소 홀로그램 복원 영상과 근접한 표현이 가능한 이진값으로 변경해갈 수 있다. 또한, 상기 과정(S103 내지 S108)을 하나의 싸이클로 하여, 복수 회(예컨대, 5회)의 싸이클을 수행함으로써 최적화 수준을 높일 수도 있다. 이상의 과정은 종래의 DBS 알고리즘으로부터 용이하게 이해될 수 있다. By performing the above process on all the pixels of the binary pattern (S108), it is possible to change the binary value of each pixel of the random binary pattern to a binary value capable of expressing close to the complex hologram reconstructed image. In addition, the optimization level may be increased by performing the cycles (S103 to S108) as one cycle and a plurality of cycles (for example, five times). The above procedure can be easily understood from the conventional DBS algorithm.

한편, 본 발명의 실시예들은 복소 홀로그램 복원 영상을 얻는 단계(S102) 및 이진 홀로그램 복원 영상을 얻는 단계(S104)를 각각 복수 개의 초점평면(z1, z2, ...)에 대하여 수행하고, 이진값 변경에 의하여 오차가 개선되었는지 여부를 검사함에 있어서(S105) 복수 개의 초점평면(z1, z2, ...)에 대한 투영 결과를 종합적으로 고려하는 점에서 종래의 DBS 알고리즘과 차별화된다. On the other hand, embodiments of the present invention performed on the complex hologram restored to obtain the image (S102) and a binary hologram reconstructed image a plurality of focus for the step (S104) of obtaining respective planes (z 1, z 2, ... ) , and , It is differentiated from the conventional DBS algorithm in that a projection result for a plurality of focus planes (z 1 , z 2 , ...) is comprehensively considered in checking whether an error is improved by changing a binary value (S105) do.

도 3b는 도 3a에 도시된 실시예의 복소 홀로그램 복원 영상(300)과 이진 홀로그램 복원 영상(400) 사이의 오차를 산출하는 과정을 보다 구체적으로 나타낸 것이다. 도시되는 것과 같이, 원본 복소 홀로그램 데이터(100)를 서로 상이한 위치의 복수의 초점평면(z1, z2)에 각각 투영하여 복수의 복소 홀로그램 복원 영상(310, 320)을 얻는다. 마찬가지로, 이진 패턴(200)을 서로 상이한 위치의 복수의 초점평면(z1, z2)에 각각 투영하여 복수의 이진 홀로그램 복원 영상(410, 420)을 얻는다.FIG. 3B shows a process of calculating an error between the complex hologram reconstructed image 300 and the binary hologram reconstructed image 400 of the embodiment shown in FIG. 3A in more detail. As shown, a plurality of complex hologram reconstructed images 310 and 320 are obtained by projecting the original complex hologram data 100 to a plurality of focal planes (z 1 , z 2 ) at mutually different positions. Likewise, a plurality of binary hologram reconstructed images 410 and 420 are obtained by projecting the binary patterns 200 onto a plurality of focal planes (z 1 , z 2 ) at mutually different positions.

다음으로, 동일한 초점평면(z1)에 투영된 복소 홀로그램 복원 영상(310)과 이진 홀로그램 복원 영상(410)사이의 오차(예컨대, MSE1)를 산출하고, 또한 동일한 초점평면(z2)에 투영된 복소 홀로그램 복원 영상(320)과 이진 홀로그램 복원 영상(420)사이의 오차(예컨대, MSE2)를 산출한다. 도 3b에는 이진값을 수정하기 전의 이진 패턴(200)을 복수의 초점평면(z1, z2)에 투영하는 것에 대해서만 설명하였으나, 선택된 픽셀의 이진값을 변경한 수정 패턴(250)에 대해서도 동일한 방식으로 투영이 이루어질 수 있음이 용이하게 이해될 것이다. Next, an error (for example, MSE 1 ) between the complex hologram reconstructed image 310 and the binary hologram reconstructed image 410 projected on the same focal plane z 1 is calculated, and also the same focal plane z 2 (E.g., MSE 2 ) between the projected complex hologram reconstructed image 320 and the reconstructed binary hologram image 420. 3B, only the projection of the binary pattern 200 before modification of the binary value onto the plurality of focal planes z 1 and z 2 has been described. However, the same is true for the modification pattern 250 in which the binary value of the selected pixel is changed It will be readily appreciated that projection can be done in a manner that is well known in the art.

본 실시예에서, 선택된 픽셀의 이진값 변경에 의하여 복소 홀로그램 복원 영상과의 오차가 감소하였는지 여부를 감소하는 단계(S105)는 복수의 초점평면(z1, z2)에 대하여 각각 얻어진 오차, 즉, MSE1 및 MSE2를 종합적으로 고려하여 결정된다. 예를 들면, 이진 패턴(200)에 기초한 이진 홀로그램 복원 영상과 복소 홀로그램 복원 영상의 오차에 상응하는 MSE1+MSE2를 산출하고, 또한 수정 패턴(250)에 기초한 이진 홀로그램 복원 영상과 복소 홀로그램 복원 영상의 오차에 상응하는 MSE1+MSE2를 산출한 후, MSE1+MSE2 값이 더 작은 패턴을 선택하도록 이진값 변경을 유지(S106) 또는 취소(S107)할 수 있다. In this embodiment, the step (S105) to decrease whether the error is reduced with a complex hologram restored by the binary value changes to the selected pixel image has a plurality of focal planes each resulting error with respect to (z 1, z 2), i.e. , MSE 1, and MSE 2 . For example, MSE 1 + MSE 2 corresponding to the error between the binary hologram reconstructed image and the complex hologram reconstructed image based on the binary pattern 200 is calculated, and the binary hologram reconstructed image and the complex hologram reconstructed image based on the modified pattern 250 are reconstructed After calculating MSE 1 + MSE 2 corresponding to the error of the image, the binary value change can be maintained (S106) or canceled (S107) so that the MSE 1 + MSE 2 value is selected to be smaller.

본 명세서의 실시예들에서는 서로 상이한 2 개의 초점평면(z1, z2)을 사용하는 경우에 대하여 설명하였으나, 동일한 원리가 3개 이상의 초점평면에 대하여 확장되어 수행될 수 있음이 통상의 기술자에게 용이하게 이해될 것이다. Although embodiments of the present invention have been described with respect to the use of two different focal planes (z 1 , z 2 ), it will be appreciated by those of ordinary skill in the art that the same principles may be implemented extending over three or more focal planes It will be easily understood.

도 4는 일 실시예에 따른 이진 홀로그램 생성 방법에 의한 홀로그램 복원 결과를 종래의 방법에 의한 결과와 비교하여 나타낸 그래프이다. FIG. 4 is a graph showing a result of hologram restoration by the method of generating a binary hologram according to an embodiment, compared with a result of a conventional method.

도 4의 그래프(500)는 본 발명의 일 실시예에 따라 광원으로부터 거리 350mm에 위치하는 제1 초점평면 및 광원으로부터 거리 550mm에 위치하는 제2 초점평면에서의 오차를 기초로 복원된 이진 홀로그램 복원 영상과 복소 홀로그램 복원 영상 사이의 MSE를 나타낸다. 한편, 그래프(501 내지 503)는 종래의 DBS 알고리즘에 따라 광원으로부터 350mm, 442mm 및 550mm 거리에 위치한 하나의 초점평면에서의 오차를 기초로 복원된 이진 홀로그램 복원 영상과 복소 홀로그램 복원 영상 사이의 MSE를 나타낸다.The graph 500 of FIG. 4 illustrates a reconstructed binary hologram reconstruction based on an error in a first focal plane at a distance of 350 mm from a light source and a second focal plane at a distance of 550 mm from a light source, in accordance with an embodiment of the present invention. Represents the MSE between the image and the complex hologram reconstructed image. The graphs 501 to 503 show the MSE between the reconstructed binary hologram reconstructed image and the reconstructed complex hologram reconstructed image based on the error in one focal plane located at a distance of 350 mm, 442 mm and 550 mm from the light source according to the conventional DBS algorithm .

도시되는 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 기준 초점평면을 사용한 결과, 종래의 결과와 비교할 때 시뮬레이션된 복소 홀로그램 복원 영상과의 오차가 넓은 파장 영역에 대해 감소하였다. 이는 이진 홀로그램의 피사계 심도가 증가하여 더 우수한 품질의 홀로그램을 얻을 수 있음을 의미한다. 3개 이상의 초점평면을 이용하여 복원할 경우 계산 부담은 있으나 피사계 심도가 더 증가될 수 있을 것이다. As shown, using a plurality of reference focal planes according to an embodiment of the present invention, the error between the simulated complex hologram reconstructed image and the conventional result is reduced for a wide wavelength region. This means that the depth of field of the binary hologram is increased to obtain a hologram of better quality. Restoration using more than three focal planes will have a computational burden but the depth of field may be further increased.

한편, 컬러로 홀로그램을 디스플레이하는 경우, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 각 색상에 따라 빛의 파장 및 이에 따른 회절각이 상이하기 때문에, 각 색상의 홀로그램의 크기와 초점을 조절하여 색수차를 제거하는 과정이 수행되어야 한다. 그러나, 종래의 DBS 알고리즘의 경우 기준 초점평면 주변의 좁은 심도 범위에 대해서만 색수차의 보정이 가능하므로, 색수차 보정을 거친 후에도 도 5에 도시된 것과 같이 홀로그램 복원 시 색수차로 인하여 각각의 색상 이미지의 크기, 초점 및 복원 위치 등에 오차가 발생된다. On the other hand, when a hologram is displayed in color, since the wavelength of light and the diffraction angle are different according to each color of red (R), green (G) and blue (B) To remove the chromatic aberration. However, in the conventional DBS algorithm, it is possible to correct the chromatic aberration only for the narrow depth range around the reference focal plane. Therefore, even after the chromatic aberration correction, as shown in FIG. 5, An error occurs in focus and restoration position.

반면, 도 6a 내지 6c는 일 실시예에 따른 이진 홀로그램 생성 방법에 의한 홀로그램 복원 후 색수차 보정을 실시한 결과를 나타내는 이미지로서, 각각 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 이미지의 홀로그램 복원 결과를 나타낸다.6A to 6C are views showing a result of performing a chromatic aberration correction after the hologram reconstruction by the method of generating a binary hologram according to an embodiment. The hologram reconstruction of the red (R), green (G), and blue Results are shown.

도 6a 내지 6c에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이진 홀로그램 생성 방법에 의하면 각 색상 이미지의 크기, 초점 및 복원 위치가 거의 일치하고 있어 종래 대비 색수차로 인한 오차가 개선된 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 이진 홀로그램 생성 장치 및 방법에 의하면, 종래의 DBS 알고리즘이 특정한 하나의 초점거리에서만 홀로그램 복원이 가능한 한계를 개선하고, 보다 깊은 심도의 홀로그램 영상을 구현할 수 있다. As shown in FIGS. 6A to 6C, according to the method of generating a binary hologram according to an embodiment of the present invention, the size, focus, and restoration position of each color image are almost the same, . Therefore, according to the apparatus and method for generating a binary hologram according to embodiments of the present invention, the conventional DBS algorithm can improve the limitation of hologram reconstruction only at a specific focal length, and realize a hologram image with a deeper depth.

이상에서 설명한 실시예들에 따른 이진 홀로그램 생성 방법에 의한 동작은 적어도 부분적으로 컴퓨터 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 실시예들에 따른 이진 홀로그램 생성 방법에 의한 동작을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 또한, 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 실시예가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 용이하게 이해될 수 있을 것이다.The operation by the binary hologram generating method according to the embodiments described above can be at least partially implemented in a computer program and recorded in a computer-readable recording medium. A computer readable recording medium on which a program for implementing the operation according to the exemplary embodiments of the present invention is recorded includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer is stored. Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like. The computer readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code is stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiment may be easily understood by those skilled in the art to which this embodiment belongs.

이상에서 살펴본 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러나, 이와 같은 변형은 본 발명의 기술적 보호범위 내에 있다고 보아야 한다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. However, it should be understood that such modifications are within the technical scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims (15)

복소 홀로그램 데이터의 관심영역에 상응하는 크기의 이진 패턴을 생성하도록 구성된 이진 데이터 변환부;
상기 복소 홀로그램 데이터를 이용하여 복소 홀로그램 복원 영상을 생성하도록 구성된 복소 홀로그램 복원부;
상기 이진 패턴을 이용하여 이진 홀로그램 복원 영상을 생성하도록 구성된 이진 홀로그램 복원부; 및
상기 이진 패턴의 이진값을 변화시키면서 상기 이진 홀로그램 복원 영상과 상기 복소 홀로그램 복원 영상을 비교하되, 서로 상이한 위치에 위치하는 복수 개의 초점평면 각각에 대하여 상기 이진 홀로그램 복원 영상과 상기 복소 홀로그램 복원 영상을 비교한 결과에 기초하여 상기 복소 홀로그램 데이터에 상응하는 이진 홀로그램 데이터를 생성하도록 구성된 제어부를 포함하는 이진 홀로그램 생성 장치.
A binary data converter configured to generate a binary pattern of a size corresponding to a region of interest of the complex hologram data;
A complex hologram reconstruction unit configured to generate a complex hologram reconstructed image using the complex hologram data;
A binary hologram reconstruction unit configured to generate a binary hologram reconstructed image using the binary pattern; And
The binary hologram reconstructed image and the complex hologram reconstructed image are compared while changing the binary value of the binary pattern, and the binary hologram reconstructed image and the complex hologram reconstructed image are compared with respect to each of a plurality of focal planes located at different positions from each other And a control unit configured to generate binary hologram data corresponding to the complex hologram data based on the result.
제 1항에 있어서,
상기 이진 데이터 변환부에 의해 생성되는 상기 이진 패턴은 무작위의 이진값을 갖는 복수 개의 픽셀을 포함하는 이진 홀로그램 생성 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the binary pattern generated by the binary data conversion unit includes a plurality of pixels having a random binary value.
제 1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 이진 패턴을 이용하여 생성된 제1 이진 홀로그램 복원 영상과 상기 복소 홀로그램 복원 영상 사이의 제1 오차를, 상기 이진 패턴의 이진값을 수정한 수정 패턴을 이용하여 생성된 제2 이진 홀로그램 복원 영상과 상기 복소 홀로그램 복원 영상 사이의 제2 오차와 비교하여 상기 이진 패턴의 수정 여부를 결정하도록 더 구성된 이진 홀로그램 생성 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the controller is configured to calculate a first error between the first binary hologram reconstructed image generated using the binary pattern and the complex hologram reconstructed image using a second binary generated by using a correction pattern obtained by modifying the binary value of the binary pattern, And to determine whether to modify the binary pattern by comparing the second error between the reconstructed hologram and the reconstructed complex hologram.
제 3항에 있어서,
상기 제1 오차 및 상기 제2 오차는 평균제곱오차 값인 이진 홀로그램 생성 장치.
The method of claim 3,
Wherein the first error and the second error are average square error values.
제 3항에 있어서,
상기 제1 이진 홀로그램 복원 영상은 서로 상이한 복수 개의 초점평면에 상응하는 복수 개의 제1 이진 홀로그램 복원 영상을 포함하며,
상기 복소 홀로그램 복원 영상은 서로 상이한 복수 개의 초점평면에 상응하는 복수 개의 복소 홀로그램 복원 영상을 포함하며,
상기 제1 오차는 상기 복수 개의 제1 이진 홀로그램 복원 영상 각각과 이에 상응하는 상기 복수 개의 복소 홀로그램 복원 영상 사이의 평균제곱오차를 합산한 값이고,
상기 제2 이진 홀로그램 복원 영상은 서로 상이한 복수 개의 초점평면에 상응하는 복수 개의 제2 이진 홀로그램 복원 영상을 포함하며, 상기 제2 오차는 상기 복수 개의 제2 이진 홀로그램 복원 영상 각각과 이에 상응하는 상기 복수 개의 복소 홀로그램 복원 영상 사이의 평균제곱오차를 합산한 값인 이진 홀로그램 생성 장치.
The method of claim 3,
Wherein the first binary hologram reconstructed image includes a plurality of first binary hologram reconstructed images corresponding to a plurality of different focal planes,
Wherein the complex hologram reconstructed image includes a plurality of complex hologram reconstructed images corresponding to a plurality of different focal planes,
Wherein the first error is a sum of a mean square error between each of the plurality of first binary hologram reconstructed images and the corresponding plurality of complex hologram reconstructed images,
Wherein the second binary hologram reconstructed image includes a plurality of second binary hologram reconstructed images corresponding to a plurality of different focal planes, and the second error includes each of the plurality of second binary hologram reconstructed images and the corresponding plurality And a mean square error between the restored complex hologram reconstructed images.
제 3항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 오차 및 상기 제2 오차 중 더 작은 것에 상응하는 패턴에 기초하여 상기 이진 홀로그램 데이터의 이진값을 결정하며, 상기 이진값을 결정하는 과정을 상기 복수 개의 픽셀에 대해 반복 수행하도록 더 구성된 이진 홀로그램 생성 장치.
The method of claim 3,
Wherein the control unit determines a binary value of the binary hologram data based on a pattern corresponding to a smaller one of the first error and the second error, and the process of determining the binary value is repeated for the plurality of pixels Wherein the binary hologram generating unit further comprises:
제 1항에 있어서,
상기 이진 홀로그램 데이터에 상응하는 광을 조사함으로써 홀로그램을 출력하도록 구성된 광 조사부를 더 포함하는 이진 홀로그램 생성 장치.
The method according to claim 1,
And a light irradiation unit configured to output a hologram by irradiating light corresponding to the binary hologram data.
이진 홀로그램 생성 장치가 복소 홀로그램 데이터의 관심영역에 상응하는 크기의 이진 패턴을 생성하는 단계;
상기 이진 홀로그램 생성 장치가 상기 복소 홀로그램 데이터를 이용하여 복소 홀로그램 복원 영상을 생성하는 단계;
상기 이진 홀로그램 생성 장치가 상기 이진 패턴을 이용하여 제1 이진 홀로그램 복원 영상을 생성하는 단계;
상기 이진 홀로그램 생성 장치가 상기 이진 패턴의 이진값을 변화시킨 수정 패턴을 이용하여 제2 이진 홀로그램 복원 영상을 생성하는 단계; 및
상기 이진 홀로그램 생성 장치가, 상기 제1 이진 홀로그램 복원 영상 및 상기 제2 이진 홀로그램 복원 영상 각각을 상기 복소 홀로그램 복원 영상과 비교한 결과에 기초하여, 상기 복소 홀로그램 데이터에 상응하는 이진 홀로그램 데이터를 생성하는 단계를 포함하되,
상기 복소 홀로그램 복원 영상을 생성하는 단계, 상기 제1 이진 홀로그램 복원 영상을 생성하는 단계 및 상기 제2 이진 홀로그램 복원 영상을 생성하는 단계는 서로 상이한 위치에 위치한 복수 개의 초점평면에 대하여 각각 수행되는 이진 홀로그램 생성 방법.
Generating a binary pattern of a size corresponding to a region of interest of the complex hologram data;
Generating the complex hologram reconstructed image using the complex hologram data;
Generating the first binary hologram reconstructed image using the binary pattern;
Generating a second binary hologram reconstructed image using a modification pattern in which the binary hologram generator changes a binary value of the binary pattern; And
The binary hologram generating device generates binary hologram data corresponding to the complex hologram data based on a result of comparing the first hologram reconstructed image and the second reconstructed hologram image with the complex hologram reconstructed image, ≪ / RTI >
Wherein the step of generating the complex hologram reconstructed image, the step of generating the first binary hologram reconstructed image, and the step of generating the second binary hologram reconstructed image are performed by using a binary hologram reconstructed image, which is performed on a plurality of focal planes located at different positions, Generation method.
제 8항에 있어서,
상기 이진 패턴은 무작위의 이진값을 갖는 복수 개의 픽셀을 포함하는 이진 홀로그램 생성 방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the binary pattern comprises a plurality of pixels having a random binary value.
제 9항에 있어서,
상기 이진 홀로그램 데이터를 생성하는 단계는, 상기 제1 이진 홀로그램 복원 영상과 상기 복소 홀로그램 복원 영상 사이의 제1 오차를, 상기 제2 이진 홀로그램 복원 영상과 상기 복소 홀로그램 복원 영상 사이의 제2 오차와 비교하여 상기 이진 패턴의 수정 여부를 결정하는 단계를 포함하는 이진 홀로그램 생성 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the generating of the binary hologram data comprises comparing a first error between the first binary hologram reconstructed image and the complex hologram reconstructed image with a second error between the second binary hologram reconstructed image and the complex hologram reconstructed image And determining whether to modify the binary pattern.
제 10항에 있어서,
상기 제1 오차 및 상기 제2 오차는 평균제곱오차 값인 이진 홀로그램 생성 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the first error and the second error are a mean square error value.
제 10항에 있어서,
상기 제1 이진 홀로그램 복원 영상은 상기 복수 개의 초점평면 각각에 상응하는 복수 개의 제1 이진 홀로그램 복원 영상을 포함하며, 상기 복소 홀로그램 복원 영상은 서로 상이한 복수 개의 초점평면에 상응하는 복수 개의 복소 홀로그램 복원 영상을 포함하며, 상기 제1 오차는 상기 복수 개의 제1 이진 홀로그램 복원 영상 각각과 이에 상응하는 상기 복수 개의 복소 홀로그램 복원 영상 사이의 평균제곱오차를 합산한 값이고,
상기 제2 이진 홀로그램 복원 영상은 상기 복수 개의 초점평면 각각에 상응하는 복수 개의 제2 이진 홀로그램 복원 영상을 포함하며, 상기 제2 오차는 상기 복수 개의 제2 이진 홀로그램 복원 영상 각각과 이에 상응하는 상기 복수 개의 복소 홀로그램 복원 영상 사이의 평균제곱오차를 합산한 값인 이진 홀로그램 생성 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the first hologram reconstructed image includes a plurality of first hologram reconstructed images corresponding to the plurality of focus planes, and the complex hologram reconstructed image includes a plurality of complex hologram reconstructed images corresponding to a plurality of different focal planes, Wherein the first error is a sum of a mean square error between each of the plurality of first hologram reconstructed images and the corresponding plurality of complex hologram reconstructed images,
Wherein the second binary hologram reconstructed image includes a plurality of second binary hologram reconstructed images corresponding to each of the plurality of focus planes and the second error includes each of the plurality of second binary hologram reconstructed images and the corresponding plurality And a mean square error between the reconstructed images of the complex holograms.
제 10항에 있어서,
상기 이진 패턴의 수정 여부를 결정하는 단계는, 상기 제1 오차 및 상기 제2 오차 중 더 작은 것에 상응하는 패턴에 기초하여 상기 이진 홀로그램 데이터의 이진값을 결정하는 단계를 포함하며,
상기 이진 패턴의 수정 여부를 결정하는 단계는 상기 복수 개의 픽셀에 대해 반복 수행되는 이진 홀로그램 생성 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the step of determining whether to modify the binary pattern comprises determining a binary value of the binary hologram data based on a pattern corresponding to a smaller of the first error and the second error,
Wherein the step of determining whether to modify the binary pattern is repeated for the plurality of pixels.
제 8항에 있어서,
상기 이진 홀로그램 생성 장치가 상기 이진 홀로그램 데이터에 상응하는 광을 조사함으로써 홀로그램을 출력하는 단계를 더 포함하는 이진 홀로그램 생성 방법.
9. The method of claim 8,
And outputting a hologram by irradiating the binary hologram generating device with light corresponding to the binary hologram data.
하드웨어와 결합되어 이진 홀로그램 생성 방법을 실행하도록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서,
상기 이진 홀로그램 생성 방법은,
복소 홀로그램 데이터의 관심영역에 상응하는 크기의 이진 패턴을 생성하는 단계;
상기 복소 홀로그램 데이터를 이용하여 복소 홀로그램 복원 영상을 생성하는 단계;
상기 이진 패턴을 이용하여 제1 이진 홀로그램 복원 영상을 생성하는 단계;
상기 이진 패턴의 이진값을 변화시킨 수정 패턴을 이용하여 제2 이진 홀로그램 복원 영상을 생성하는 단계; 및
상기 제1 이진 홀로그램 복원 영상 및 상기 제2 이진 홀로그램 복원 영상 각각을 상기 복소 홀로그램 복원 영상과 비교한 결과에 기초하여, 상기 복소 홀로그램 데이터에 상응하는 이진 홀로그램 데이터를 생성하는 단계를 포함하되,
상기 복소 홀로그램 복원 영상을 생성하는 단계, 상기 제1 이진 홀로그램 복원 영상을 생성하는 단계 및 상기 제2 이진 홀로그램 복원 영상을 생성하는 단계는 서로 상이한 위치에 위치한 복수 개의 초점평면에 대하여 각각 수행되는 컴퓨터 프로그램.A computer program stored in a medium coupled with hardware to perform a method of generating a binary hologram,
The method of generating a binary hologram,
Generating a binary pattern of a size corresponding to a region of interest of the complex hologram data;
Generating a complex hologram reconstructed image using the complex hologram data;
Generating a first binary hologram reconstructed image using the binary pattern;
Generating a second binary hologram reconstructed image using a quartz pattern in which a binary value of the binary pattern is changed; And
Generating binary hologram data corresponding to the complex hologram data based on a result of comparing the first binary hologram reconstructed image and the second binary hologram reconstructed image with the complex hologram reconstructed image,
Wherein the step of generating the complex hologram reconstructed image, the step of generating the first binary hologram reconstructed image, and the step of generating the second binary hologram reconstructed image are performed by a computer program .
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