KR20200048237A - 3차원 영상생성서버 및 입체영상생성방법 - Google Patents

3차원 영상생성서버 및 입체영상생성방법 Download PDF

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Abstract

고가의 영상변환 프로그램과 시스템을 사용하지 않고 일반적인 편집 프로그램을 사용하여 2차원 영상을 3차원으로 변환할 수 있도록 한다. 구체적으로 2차원 영상의 프레임 분석 및 심도 맵 추출, 영상 효과 추가 기능을 통해 2차원 영상을 3차원으로 효율적으로 변환 시키는 입체영상 생성 방법 및 3차원 영상 생성 서버를 제공한다. 3차원 영상생성서버 및 입체영상생성방법은 고가의 수입 영상변환 프로그램을 사용하지 않고도 2차원 영상을 입체영상으로 변환할 수 있도록 한다. 또한, 영상차원변환에 필요한 시간과 노동량을 감소 시킬 수 있다.

Description

3차원 영상생성서버 및 입체영상생성방법{SERVER FOR GENERATIG 3D IMAGE AND METHOD FOR GENERATING STEREOSCOPIC IMAGE}
3차원 영상생성서버 및 입체영상생성방법에 관한 것으로 구체적으로, 2차원 이미지의 프레임 분석 결과에 따라 특수효과 및 심도 맵을 적용하여, 3차원 입체 영상을 효율적으로 생성하는 서버 및 방법에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
입체영상은 3차원(3D) 공간에 있는 것처럼 보이는 영상을 말한다. 실제로 3차원 영상을 재현하는 방법도 시도되고 있지만, 실제로 널리 연구되는 방법은 좌우의 눈에 각기 좌우 방향에서 본 것과 동일한 영상을 출력하여 두 눈의 시차를 주고 이것을 합성하여 하나의 입체영상으로 보이게 하는 것이다. 좌우 양방향의 영상을 분리하여 좌우 각각의 눈에 보이게 하는 방법으로는 편광 안경, 색 필터 안경, 스크린 등이 이용된다.
입체영상 기술은 이미 EXPO 전시관이나 아이맥스(IMAX) 영화를 통해 잘 알려져 있다. 여기서 입체감은 두 눈에 투영되는 물체의 좌우 영상 차이 때문에 나타나며, 두뇌의 합성 과정을 통해 3차원 입체영상으로 인식하게 된다. 이는 두 눈이 약 6.5cm 간격으로 떨어져 위치하고 있어서 서로 약간 다른 두 방향의 영상을 보게 되므로 양안 시차가 발생한다. 기존의 CRT나 평판 디스플레이는 화면에 2차원(2D) 영상만을 표시하므로, 물체의 전후 또는 측면의 영상정보를 보는 데 어려움이 있다. 반면에 3차원 디스플레이 기술은 여러 방향의 영상정보를 동시에 표시함으로써 물체의 깊이 정보뿐만 아니라 실제 현장에 있는 것과 같은 현실감을 표현하는 특징이 있다. 종래에는 영화, 드라마, 뮤직비디오 등도 3차원 입체영상으로 생성하거나 편집하는 경우가 많다. 하지만, 종래 시판되는 3차원 입체 영상은 2차원 영상을 고가의 프로그램을 사용해야만 3차원으로 변환 할 수 있다는 한계가 있고 많은 노동력과 시간이 필요하다. 예컨대, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래 영상 차원변환 과정은 이미지 추출, 배경 레이어 추출, 객체 이미지 추출을 모두 직접 수행해야만 한다. 특히, 도 1c에 도시된 바와 같이, 영상 차원 변환을 위해 이미지와 배경레이어를 추출할 때, 사람이 직접 객체의 에지를 생성하고 이에 따라 분리하기 때문에 에지 추출에만도 많은 시간이 필요하다. 뿐만 아니라, 에지 추출은 수작업이라서 에지 추출을 수행하는 사람의 컨디션이나 실력에 따라 정확도가 떨어지는 경우도 많다. 이렇게 기존 영상 변환 방식은 대규모의 인원 투입이 불가피하고, 고가의 변환 프로그램과 시스템을 공급하는 방식이기 때문에, 영상변환가격을 대폭 상승시켜 3차원 입체영상 시장의 확장을 어렵게 하고 있는 실정이다.
1. 한국 특허공개 제10-2017-0090016 (2017.08.07) 2. 한국 특허등록 제10-2015-0097737 (2015.08.26)
고가의 영상변환 프로그램과 시스템을 사용하지 않고 일반적인 편집 프로그램을 사용하여 2차원 영상을 3차원으로 변환할 수 있도록 한다. 구체적으로 2차원 영상의 프레임 분석 및 심도 맵 추출, 영상 효과 추가 기능을 통해 2차원 영상을 3차원으로 효율적으로 변환시키는 입체영상 생성 방법 및 3차원 영상 생성 서버를 제공한다.
실시예에 따른, 3차원 영상생성서버는 2차원 이미지를 입력받아 이미지 프레임 구조를 분석하는 분석모듈; 분석된 소스영상에서 원본 이미지와 심도 맵 이미지를 추출하고, 원본 이미지 시퀀스를 생성하는 추출모듈; 생성된 원본 이미지 시퀀스와 추출된 심도 맵 시퀀스를 적용하여 좌우영상을 형성하고, 형성된 최종 출력을 랜더링 하는 입체영상생성모듈; 을 포함한다.
다른 실시예에 따른 3차원 영상생성서버의 입체영상생성 방법은 (A) 분석모듈은 2차원 이미지를 입력받아 이미지 프레임 구조를 분석하는 단계; (B) 추출모듈은 분석된 소스영상에서 원본 이미지와 심도 맵 이미지를 추출하고, 원본 이미지 시퀀스를 생성하는 단계; (C) 입체영상생성모듈은 생성된 원본 이미지 시퀀스와 추출된 심도 맵 시퀀스를 적용하여 좌우영상을 형성하고, 형성된 최종 출력을 랜더링 하는 단계; 를 포함한다.
이상에서와 같은 3차원 영상생성서버 및 입체영상생성방법은 고가의 수입 영상변환 프로그램을 사용하지 않고도 2차원 영상을 입체영상으로 변환할 수 있도록 한다. 또한, 영상차원변환에 필요한 시간과 노동량을 감소 시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1a 및 도 1c는 종래 영상 차원변환 과정을 나타낸 도면
도 2는 실시예에 따른 3차원 영상생성서버의 데이터 처리 블록을 나타낸 도면
도 3은 실시예에 따른 입체영상생성 방법의 데이터 처리 흐름을 나타낸 도면
도 4a 내지 도 4c 는 실시예에 따른 3차원 영상생성 서버의 입체영상 생성 실시예를 나타낸 도면
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 실시예에 따른 3차원 영상생성서버의 데이터 처리 블록을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 3차원 영상생성서버는 분석모듈(110), 추출모듈(130) 및 입체영상생성모듈(150)을 포함하여 구성될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 '모듈' 이라는 용어는 용어가 사용된 문맥에 따라서, 소프트웨어, 하드웨어 또는 그 조합을 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 소프트웨어는 기계어, 펌웨어(firmware), 임베디드코드(embedded code), 및 애플리케이션 소프트웨어일 수 있다. 또 다른 예로, 하드웨어는 회로, 프로세서, 컴퓨터, 집적 회로, 집적 회로 코어, 센서, 멤스(MEMS; Micro-Electro-Mechanical System), 수동 디바이스, 또는 그 조합일 수 있다.
분석모듈(110)은 2차원 이미지를 입력받아 이미지 프레임 구조를 분석한다.
실시예에서 분석모듈(110)은 영상 열을 분석하여 실세계를 촬영한 카메라의 위치와 자세, 초점거리를 자동으로 추출하는 3차원 카메라 트래킹(tracking)을 통해 상기 입력된 2차원 이미지의 프레임 구조를 분석한다.
추출모듈(130)은 분석된 소스영상에서 원본 이미지와 심도 맵 이미지를 추출하고, 원본 이미지 시퀀스를 생성한다. 추출모듈(130)은 원본 이미지 시퀀스를 저장하고, 저장된 원본 이미지 시퀀스에 특수효과를 중첩 적용한 효과 적용 이미지를 생성하고, 효과 적용 이미지에 대응하는 심도 맵 시퀀스를 저장한다. 실시예에서 추출모듈(130)은 원본 이미지 시퀀스에 틴트(Tint)효과, 레벨(level)효과, 3차원 채널 추출(3 dimension)효과, 심도 맵(depth map) 효과, 피사계 심도(depth of field) 효과, 카메라 렌즈 블러(camera lens blur)효과를 순차적으로 적용하고, 상기 효과 적용 이미지에 대응하는 심도 맵 시퀀스를 저장한다. 또한 추출모듈(130)은 원본이미지 시퀀스 저장과 동시에 원본이미지에 대응하는 시퀀스를 저장한다.
입체영상생성모듈(150)은 생성된 원본 이미지 시퀀스와 추출된 심도 맵 시퀀스를 적용하여 좌우영상을 형성하고, 형성된 최종 출력을 랜더링 한다.
도 3은 실시예에 따른 입체영상생성 방법의 데이터 처리 흐름을 나타낸 도면이다.
S110 단계에서 분석모듈(110)은 2차원 이미지를 입력받아 이미지 프레임 구조를 분석한다. S110 단계에서는 영상 열을 분석하여 실세계를 촬영한 카메라의 위치와 자세, 초점거리를 자동으로 추출하는 3차원 카메라 트래킹(tracking)을 통해 상기 입력된 2차원 이미지의 프레임 구조를 분석할 수 있다.
S130 단계에서 추출모듈은 분석된 소스영상에서 원본 이미지와 심도 맵 이미지를 추출하고, 원본 이미지 시퀀스를 생성한다. S130 단계는 원본 이미지 시퀀스를 저장하고, 저장된 원본 이미지 시퀀스에 특수효과를 중첩 적용한 효과 적용 이미지를 생성하는 단계 및 효과 적용 이미지에 대응하는 심도 맵 시퀀스를 저장하는 단계; 를 포함할 수 있다. 실시예에서 원본 이미지 시퀀스를 저장하고, 저장된 원본 이미지 시퀀스에 특수효과를 중첩 적용한 효과 적용 이미지를 생성하는 단계; 는 원본 이미지 시퀀스에 틴트(Tint)효과, 레벨(level)효과, 3차원 채널 추출(3 dimension)효과, 심도 맵(depth map) 효과, 피사계 심도(depth of field) 효과, 카메라 렌즈 블러(camera lens blur)효과를 순차적으로 특정 수치를 설정, 적용하고, 효과 적용 이미지에 대응하는 심도 맵 시퀀스를 저장한다. 또한, S130 단계에서 추출모듈(130)은 원본이미지 시퀀스 저장과 동시에 원본이미지에 대응하는 시퀀스를 저장한다.
S150 단계에서 입체영상생성모듈(150)은 생성된 원본 이미지 시퀀스와 추출된 심도 맵 시퀀스를 적용하여 좌우영상을 형성하고, 형성된 최종 출력을 랜더링 한다.
도 4a 내지 도 4c는 실시예에 따른 3차원 영상생성 서버의 입체영상 생성 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 실시예에서는 원본영상에서 이미지를 추출하고 추출된 이미지를 나열하여 원본 이미지 시퀀스(a)를 생성한다. 원본 이미지 시퀀스에 틴트(Tint)효과, 레벨(level)효과, 3차원 채널 추출(3 dimension)효과, 심도 맵(depth map) 효과, 피사계 심도(depth of field) 효과, 카메라 렌즈 블러(camera lens blur)효과를 순차적으로 적용한다. 이후 도 4b에 도시된 바와 같이, 원본이미지에 심도 맵을 적용하고, 심도 맵이 적용된 이미지를 좌, 우로 분리한다. 이후 도 4c에 도시된 바와 같이, 렌더링 작업을 수행하여 입체영상을 생성한다.
고가의 영상변환 프로그램과 시스템을 사용하지 않고 일반적인 편집 프로그램을 사용하여 2차원 영상을 3차원으로 변환할 수 있도록 한다. 구체적으로 2차원 영상의 프레임 분석 및 심도 맵 추출, 영상 효과 추가 기능을 통해 2차원 영상을 3차원으로 효율적으로 변환 시키는 입체영상 생성 방법 및 3차원 영상 생성 서버를 제공한다.
이상에서와 같은 3차원 영상생성서버 및 입체영상생성방법은 고가의 수입 영상변환 프로그램을 사용하지 않고도 2차원 영상을 입체영상으로 변환할 수 있도록 한다. 또한, 영상차원변환에 필요한 시간과 노동량을 감소 시킬 수 있다.
개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.

Claims (10)

  1. 3차원 영상생성서버에 있어서,
    2차원 이미지를 입력받아 이미지 프레임 구조를 분석하는 분석모듈;
    상기 분석된 소스영상에서 원본 이미지와 심도 맵 이미지를 추출하고, 원본 이미지 시퀀스를 생성하는 추출모듈;
    상기 생성된 원본 이미지 시퀀스와 추출된 심도 맵 시퀀스를 적용하여 좌우영상을 형성하고, 상기 형성된 최종 출력을 랜더링 하는 입체영상생성모듈; 을 포함하는 3차원 영상생성서버.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 분석모듈은
    영상 열을 분석하여 실세계를 촬영한 카메라의 위치와 자세, 초점거리를 자동으로 추출하는 3차원 카메라 트래킹(tracking)을 통해 상기 입력된 2차원 이미지의 프레임 구조를 분석하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상생성서버.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 추출모듈은
    상기 원본 이미지 시퀀스를 저장하고, 저장된 원본 이미지 시퀀스에 특수효과를 중첩 적용한 효과 적용 이미지를 생성하고, 상기 효과 적용 이미지에 대응하는 심도 맵 시퀀스를 저장하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상생성서버.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 추출모듈은
    상기 원본 이미지 시퀀스에 틴트(Tint)효과, 레벨(level)효과, 3차원 채널 추출(3 dimension)효과, 심도 맵(depth map) 효과, 피사계 심도(depth of field) 효과, 카메라 렌즈 블러(camera lens blur)효과를 순차적으로 적용하고, 상기 효과 적용 이미지에 대응하는 심도 맵 시퀀스를 저장하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상생성서버.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 추출모듈은
    원본이미지 시퀀스 저장과 동시에 원본이미지에 대응하는 시퀀스를 저장하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상생성서버.
  6. 3차원 영상생성서버의 입체영상생성 방법에 있어서,
    (A) 분석모듈은 2차원 이미지를 입력받아 이미지 프레임 구조를 분석하는 단계;
    (B) 추출모듈은 분석된 소스영상에서 원본 이미지와 심도 맵 이미지를 추출하고, 원본 이미지 시퀀스를 생성하는 단계;
    (C) 입체영상생성모듈은 상기 생성된 원본 이미지 시퀀스와 추출된 심도 맵 시퀀스를 적용하여 좌우영상을 형성하고, 상기 형성된 최종 출력을 랜더링 하는 단계; 를 포함하는 입체영상생성방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 (A) 분석모듈은 2차원 이미지를 입력받아 이미지 프레임 구조를 분석하는 단계; 는
    영상 열을 분석하여 실세계를 촬영한 카메라의 위치와 자세, 초점거리를 자동으로 추출하는 3차원 카메라 트래킹(tracking)을 통해 상기 입력된 2차원 이미지의 프레임 구조를 분석하는 것을 특징으로 하는 입체영상생성서버.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 (B) 추출모듈은 분석된 소스영상에서 원본 이미지와 심도 맵 이미지를 추출하고, 원본 이미지 시퀀스를 생성하는 단계; 는
    상기 원본 이미지 시퀀스를 저장하고, 저장된 원본 이미지 시퀀스에 특수효과를 중첩 적용한 효과 적용 이미지를 생성하는 단계; 및
    상기 효과 적용 이미지에 대응하는 심도 맵 시퀀스를 저장하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체영상생성서버.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 원본 이미지 시퀀스를 저장하고, 저장된 원본 이미지 시퀀스에 특수효과를 중첩 적용한 효과 적용 이미지를 생성하는 단계;는
    상기 원본 이미지 시퀀스에 틴트(Tint)효과, 레벨(level)효과, 3차원 채널 추출(3 dimension)효과, 심도 맵(depth map) 효과, 피사계 심도(depth of field) 효과, 카메라 렌즈 블러(camera lens blur)효과를 순차적으로 적용하고, 상기 효과 적용 이미지에 대응하는 심도 맵 시퀀스를 저장하는 것을 특징으로 하는 입체영상생성서버.
  10. 제 6항에 있어서, 상기 (B) 추출모듈은 분석된 소스영상에서 원본 이미지와 심도 맵 이미지를 추출하고, 원본 이미지 시퀀스를 생성하는 단계; 는
    원본이미지 시퀀스 저장과 동시에 원본이미지에 대응하는 시퀀스를 저장하는 것을 특징으로 하는 입체영상생성서버.
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