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KR20170111135A - Image to Hologram Conversion Method and System using a Quantized Depth-Map - Google Patents

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KR20170111135A KR1020160036002A KR20160036002A KR20170111135A KR 20170111135 A KR20170111135 A KR 20170111135A KR 1020160036002 A KR1020160036002 A KR 1020160036002A KR 20160036002 A KR20160036002 A KR 20160036002A KR 20170111135 A KR20170111135 A KR 20170111135A
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Abstract

양자화된 뎁스-맵을 이용한 이미지-홀로그램 변환 방법 및 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 변환 방법은, 이미지에 대한 뎁스-맵의 뎁스 레벨을 줄이기 위해 뎁스-맵을 양자화 하고, 이미지와 양자화된 뎁스-맵을 이용하여 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성한다. 이에 의해, 양자화된 뎁스-맵을 이용하여 고속으로 2D 이미지를 디지털 홀로그램으로 변환할 수 있게 된다.A method and system for transforming an image-hologram using a quantized depth-map are provided. In the hologram transform method according to the embodiment of the present invention, a depth-map is quantized to reduce the depth level of the depth-map for the image, and a digital holographic fringe pattern is generated using the image and the quantized depth-map. Thus, the 2D image can be converted into the digital hologram at high speed using the quantized depth-map.

Description

양자화된 뎁스-맵을 이용한 이미지-홀로그램 변환 방법 및 시스템{Image to Hologram Conversion Method and System using a Quantized Depth-Map}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image-hologram conversion method and system using a quantized depth-

본 발명은 그래픽 및 3D 입체 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지털 홀로그램 생성 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to graphics and 3D stereoscopic techniques, and more particularly, to a method and system for generating digital holograms.

디지털 홀로그래피(Digital Holography)는 실제 3D-오브젝트에 대해 매우 높은 실감도를 갖는 3차원 정보를 제공할 수 있다는 점에서, 그에 대한 관심이 급증하고 있다.Digital holography is rapidly gaining interest in that it can provide three-dimensional information with very high realism for real 3D-objects.

디지털 홀로그램에서, 오브젝트의 3D 정보는 홀로그래픽 프린지 패턴(Holographic Fringe Pattern)에 기록된다. 홀로그래픽 프린지 패턴은 3D 데이터로부터 생성하는 것이 일반적이다.In the digital hologram, the 3D information of the object is recorded in a holographic fringe pattern. The holographic fringe pattern is generally generated from 3D data.

2D 이미지로부터 홀로그램을 생성하는 것도 가능하다. 홀로그램은 3차원 정보이기 때문에, 2D 이미지 외에 뎁스-맵이 더 있어야 홀로그램 생성이 가능한데, 아주 많은 연산을 요한다는 문제가 있다.It is also possible to generate a hologram from a 2D image. Since the hologram is three-dimensional information, a hologram can be generated in addition to the 2D image in addition to the depth-map, which requires a great deal of computation.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 고속으로 2D 이미지를 디지털 홀로그램으로 변환하기 위한 방법 및 시스템을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method and system for converting a 2D image into a digital hologram at high speed.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 홀로그램 변환 방법은, 이미지를 획득하는 단계; 상기 이미지에 대한 뎁스-맵을 획득하는 단계; 상기 뎁스-맵의 뎁스 레벨을 줄이기 위해, 상기 뎁스-맵을 양자화 하는 단계; 및 상기 이미지와 양자화된 뎁스-맵을 이용하여, 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성하는 단계;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of transforming a hologram, including: obtaining an image; Obtaining a depth-map for the image; Quantizing the depth-map to reduce a depth level of the depth-map; And generating a digital holographic fringe pattern using the image and the quantized depth-map.

그리고, 상기 생성 단계는, 상기 이미지와 상기 양자화된 뎁스-맵을 이용하여, 양자화된 뎁스 영역 별로 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴들을 생성하는 단계; 및 생성된 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴들을 합성하는 단계;를 포함한다.The generating may include generating digital holographic fringe patterns for each quantized depth region using the image and the quantized depth-map, And synthesizing the generated digital holographic fringe patterns.

또한, 양자화된 뎁스 영역 별로 홀로그래픽 프린지 패턴 생성은, 병렬적으로 동시에 수행될 수 있다.In addition, the holographic fringe pattern generation for each quantized depth region can be performed simultaneously in parallel.

그리고, 상기 뎁스 레벨은, 사용자에 의해 설정될 수 있다.The depth level can be set by the user.

또한, 상기 뎁스 레벨은, 상기 이미지의 복잡도를 기초로 자동 결정될 수 있다.Also, the depth level may be automatically determined based on the complexity of the image.

그리고, 상기 뎁스-맵은, 뎁스 카메라 또는 스테레오 매칭을 통해 생성되는 뎁스-맵일 수 있다.The depth-map may be a depth-map generated through a depth camera or stereo matching.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 변환 방법은, 상기 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴을 이용하여, 디지털 홀로그램을 복원하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, the method of converting a hologram according to an embodiment of the present invention may further include restoring a digital hologram using the digital holographic fringe pattern.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 홀로그램 변환 시스템은, 이미지에 대한 뎁스-맵의 뎁스 레벨을 줄이기 위해, 상기 뎁스-맵을 양자화 하는 양자화부; 및 상기 이미지와 상기 양자화부에서 양자화된 뎁스-맵을 이용하여, 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성하는 변환부;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a hologram conversion system including a quantization unit for quantizing the depth-map to reduce a depth level of a depth-map for an image; And a conversion unit for generating a digital holographic fringe pattern using the image and the depth-map quantized by the quantization unit.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 양자화된 뎁스-맵을 이용하여 고속으로 2D 이미지를 디지털 홀로그램으로 변환할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 뎁스 영역 별로 동시에 병렬 처리가 가능하므로, 홀로그램 생성을 더욱 빠르게 수행할 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, it is possible to convert a 2D image into a digital hologram at high speed using a quantized depth-map. In addition, according to the embodiments of the present invention, it is possible to simultaneously perform parallel processing for each depth region, so that hologram creation can be performed more quickly.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지-홀로그램 변환 시스템의 설명에 제공되는 도면,
도 2는 뎁스-맵 양자화를 예시한 도면,
도 3은 2D 이미지와 양자화된 뎁스-맵을 이용한 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴 생성의 개념을 도식적으로 나타낸 도면, 그리고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지-홀로그램 변환 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a block diagram of an image-hologram conversion system according to an embodiment of the present invention; Fig.
Figure 2 illustrates depth-map quantization,
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the concept of digital holographic fringe pattern generation using a 2D image and a quantized depth-map,
4 is a flowchart provided in the explanation of the image-hologram conversion method according to another embodiment of the present invention.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지-홀로그램 변환 시스템의 설명에 제공되는 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 이미지-홀로그램 변환 시스템은, 2D 이미지를 디지털 홀로그램으로 복원하기 위한 시스템이다.1 is a diagram provided in the description of an image-hologram conversion system according to an embodiment of the present invention. The image-hologram conversion system according to the embodiment of the present invention is a system for reconstructing a 2D image into a digital hologram.

이를 위해, 2D 이미지를 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴(Digital Holographic Fringe Pattern)으로 변환하여야 하는데, 여기에는 2D 이미지에 대한 뎁스-맵이 필요하다.To do this, a 2D image must be converted to a digital holographic fringe pattern, which requires a depth-map for the 2D image.

디지털 홀로그래픽 프린지 패턴을 고속으로 생성하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 이미지-홀로그램 변환 시스템은, 뎁스-맵을 양자화하여 연산량을 줄이고 병렬 처리가 가능하도록 한다.In order to generate a digital holographic fringe pattern at high speed, the image-hologram transform system according to the embodiment of the present invention quantizes the depth-map to reduce the amount of computation and enable parallel processing.

이와 같은 기능을 수행하는 이미지-홀로그램 변환 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 뎁스-맵 양자화부(110), 이미지-홀로그램 변환부(120) 및 홀로그램 복원부(130)를 포함한다.The image-hologram conversion system performing the above function includes a depth-map quantization unit 110, an image-hologram conversion unit 120, and a hologram reconstruction unit 130, as shown in FIG.

뎁스-맵 양자화부(110)는 뎁스-맵을 양자화 하여, 뎁스-맵의 해상도를 떨어뜨린다. 이를 테면, 뎁스 레벨이 "100" 레벨인 뎁스-맵을 양자화/클러스터링하여, 뎁스 레벨을 "20"으로 줄이는 것이다.The depth-map quantization unit 110 quantizes the depth-map, thereby reducing the resolution of the depth-map. For example, a depth-map having a depth level of "100" level is quantized / clustered to reduce the depth level to "20".

도 2에는 뎁스-맵을 양자화하여 해상도를 떨어뜨린 것을 예시하였다. 도 2에서 뎁스-맵은 양자화에 의해 뎁스 레벨은 "7" 레벨이 되었다.FIG. 2 illustrates that the resolution is reduced by quantizing the depth-map. In FIG. 2, the depth-level of the depth-map is "7" by quantization.

뎁스-맵 양자화부(110)에 의해 변환하고자 하는 목표 해상도, 즉, 목표 뎁스 레벨은 사용자의 입력에 의해 결정될 수 있다.The target resolution to be converted by the depth-map quantization unit 110, that is, the target depth level, can be determined by the user's input.

나아가, 홀로그램으로 변환할 2D 이미지의 복잡도를 기초로, 목표 뎁스 레벨을 결정할 수도 있다. 이를 테면, 2D 이미지의 복잡도가 높을 수록 목표 뎁스 레벨을 크게, 2D 이미지의 복잡도가 낮을 수록 목표 뎁스 레벨을 낮게 결정하는 것이다.Further, the target depth level may be determined based on the complexity of the 2D image to be converted into the hologram. For example, the higher the complexity of the 2D image, the greater the target depth level, and the lower the complexity of the 2D image, the lower the target depth level.

뎁스-맵은, 뎁스 카메라를 통해 생성된 것이어도 되고, 스테레오 카메라를 통해 촬영한 좌안-영상과 우안-영상을 스테레오 매칭(Stereo Matching)하여 생성한 뎁스-맵이어도 무방하다.The depth-map may be generated through a depth camera, or may be a depth-map generated by stereo matching a left-eye image and a right-eye image captured through a stereo camera.

이미지-홀로그램 변환부(120)는 2D 이미지와 뎁스-맵 양자화부(110)에서 생성된 해상도가 떨어진 양자화된 뎁스-맵을 이용하여, 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성한다.The image-hologram converting unit 120 generates a digital holographic fringe pattern using the 2D image and the quantized depth-map generated by the depth-map quantization unit 110 and having a reduced resolution.

도 3에는 이미지-홀로그램 변환부(120)에 의해, 2D 이미지와 양자화된 뎁스-맵으로부터 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴이 생성되어 출력되는 개념을 도식적으로 나타내었다. FIG. 3 schematically shows a concept that a digital holographic fringe pattern is generated and output from a 2D image and a quantized depth-map by the image-hologram converting unit 120.

좌측 상부의 이미지가 2D 이미지이고, 좌측 하부의 이미지는 3단계의 뎁스 레벨로 양자화된 뎁스-맵이고, 우측의 이미지는 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴을 단순화하여 나타낸 것이다.The upper left image is a 2D image, the lower left image is a depth-map quantized to a three-level depth level, and the right image is a simplified representation of a digital holographic fringe pattern.

이를 위해, 이미지-홀로그램 변환부(120)는 2D 이미지와 양자화된 뎁스-맵을 이용하여, 양자화된 뎁스 영역 별로 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴들을 생성한다. 이에 의해, 양자화된 뎁스 레벨 만큼의 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴들이 생성된다.To this end, the image-hologram converting unit 120 generates digital holographic fringe patterns for each quantized depth region using the 2D image and the quantized depth-map. Thereby, digital holographic fringe patterns corresponding to the quantized depth levels are generated.

고속 생성을 위해, 이미지-홀로그램 변환부(120)는 뎁스 영역 별로 이루어지는 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴 생성을, 병렬적으로 수행할 수 있다.For high-speed generation, the image-hologram converting unit 120 may perform the digital holographic fringe pattern generation for each depth region in parallel.

다음, 이미지-홀로그램 변환부(120)는 생성된 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴들을 합성하여 2D 이미지에 대한 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴을 완성한다.Next, the image-hologram converting unit 120 combines the generated digital holographic fringe patterns to complete a digital holographic fringe pattern for the 2D image.

홀로그램 복원부(130)는 이미지-홀로그램 변환부(120)에 의해 생성된 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴을 복원하여, 홀로그램을 생성한다.The hologram reconstruction unit 130 reconstructs the digital holographic fringe pattern generated by the image-hologram transform unit 120 to generate a hologram.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지-홀로그램 변환 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.4 is a flowchart provided in the explanation of the image-hologram conversion method according to another embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 이미지-홀로그램 변환 시스템은, 홀로그램으로 변환할 2D 이미지를 획득하고(S210), 2D 이미지에 대한 뎁스-맵을 획득한다(S220).4, first, the image-hologram conversion system acquires a 2D image to be converted into a hologram (S210), and acquires a depth-map for the 2D image (S220).

그러면, 뎁스-맵 양자화부(110)는 S220단계에서 획득한 뎁스-맵을 양자화 하여, 뎁스-맵의 해상도를 떨어 뜨린다(S230).Then, the depth-map quantization unit 110 quantizes the depth-map obtained in step S220 to reduce the resolution of the depth-map (S230).

다음, 이미지-홀로그램 변환부(120)는 S210단계에서 획득된 2D 이미지와 S230단계에서 양자화된 뎁스-맵을 이용하여, 양자화된 뎁스 영역 별로 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴들을 생성한다(S240).In operation S240, the image-hologram converting unit 120 generates digital holographic fringe patterns for each quantized depth region using the 2D image obtained in operation S210 and the depth-map quantized in operation S230.

고속 생성을 위해, S240단계에서의 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴의 생성은 뎁스 영역 별로 병렬로 동시 수행할 수 있다.For the high-speed generation, the digital holographic fringe pattern generation in step S240 can be performed in parallel for each depth region.

그리고, 이미지-홀로그램 변환부(120)는 S240단계에서 생성한 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴들을 합성하여, 2D 이미지에 대한 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴을 완성한다(S250).In operation S250, the image-hologram converting unit 120 synthesizes the digital holographic fringe patterns generated in operation S240, thereby completing a digital holographic fringe pattern for the 2D image.

이후, 홀로그램 복원부(130)는 S250단계에서 생성된 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴을 복원하여, 홀로그램을 생성한다(S260).Thereafter, the hologram reconstruction unit 130 reconstructs the digital holographic fringe pattern generated in step S250, and generates a hologram (S260).

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.

110 : 뎁스-맵 양자화부
120 : 이미지-홀로그램 변환부
130 : 홀로그램 복원부110: depth-map quantization unit
120: image-hologram converting section
130: Hologram reconstruction unit

Claims (8)

이미지를 획득하는 단계;
상기 이미지에 대한 뎁스-맵을 획득하는 단계;
상기 뎁스-맵의 뎁스 레벨을 줄이기 위해, 상기 뎁스-맵을 양자화 하는 단계; 및
상기 이미지와 양자화된 뎁스-맵을 이용하여, 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 변환 방법.
Acquiring an image;
Obtaining a depth-map for the image;
Quantizing the depth-map to reduce a depth level of the depth-map; And
And generating a digital holographic fringe pattern using the image and the quantized depth-map.
청구항 1에 있어서,
상기 생성 단계는,
상기 이미지와 상기 양자화된 뎁스-맵을 이용하여, 양자화된 뎁스 영역 별로 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴들을 생성하는 단계; 및
생성된 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴들을 합성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 변환 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the generating comprises:
Generating digital holographic fringe patterns for each quantized depth region using the image and the quantized depth-map; And
And synthesizing the generated digital holographic fringe patterns.
청구항 2에 있어서,
양자화된 뎁스 영역 별로 홀로그래픽 프린지 패턴 생성은,
병렬적으로 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 변환 방법.
The method of claim 2,
Generating a holographic fringe pattern for each quantized depth region,
Wherein the holograms are simultaneously performed in parallel.
청구항 1에 있어서,
상기 뎁스 레벨은,
사용자에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 변환 방법.
The method according to claim 1,
The depth level,
Wherein the holograms are set by a user.
청구항 1에 있어서,
상기 뎁스 레벨은,
상기 이미지의 복잡도를 기초로 자동 결정되는 것을 특징으로 하는 홀로그램 변환 방법.
The method according to claim 1,
The depth level,
Wherein the hologram is automatically determined based on the complexity of the image.
청구항 1에 있어서,
상기 뎁스-맵은,
뎁스 카메라 또는 스테레오 매칭을 통해 생성되는 뎁스-맵인 것을 특징으로 하는 홀로그램 변환 방법.
The method according to claim 1,
The depth-
And a depth-map generated by a depth camera or a stereo matching.
청구항 1에 있어서,
상기 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴을 이용하여, 디지털 홀로그램을 복원하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 변환 방법.
The method according to claim 1,
And reconstructing the digital hologram using the digital holographic fringe pattern.
이미지에 대한 뎁스-맵의 뎁스 레벨을 줄이기 위해, 상기 뎁스-맵을 양자화 하는 양자화부; 및
상기 이미지와 상기 양자화부에서 양자화된 뎁스-맵을 이용하여, 디지털 홀로그래픽 프린지 패턴을 생성하는 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 홀로그램 변환 시스템.
A quantization unit for quantizing the depth-map to reduce a depth level of the depth-map for the image; And
And a transform unit for generating a digital holographic fringe pattern using the image and the depth-map quantized by the quantization unit.
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