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WO2012165717A1 - 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3ｄ 영상 생성 장치 및 그 방법 - Google Patents

비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3ｄ 영상 생성 장치 및 그 방법 Download PDF

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Publication number
WO2012165717A1
WO2012165717A1 PCT/KR2011/006801 KR2011006801W WO2012165717A1 WO 2012165717 A1 WO2012165717 A1 WO 2012165717A1 KR 2011006801 W KR2011006801 W KR 2011006801W WO 2012165717 A1 WO2012165717 A1 WO 2012165717A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
image
images
input
camera module
view
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2011/006801
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
최한준
허창원
정영선
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nexuschips Co Ltd
Original Assignee
Nexuschips Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nexuschips Co Ltd filed Critical Nexuschips Co Ltd
Publication of WO2012165717A1 publication Critical patent/WO2012165717A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/20—Image signal generators
    • H04N13/204—Image signal generators using stereoscopic image cameras
    • H04N13/239—Image signal generators using stereoscopic image cameras using two 2D image sensors having a relative position equal to or related to the interocular distance
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof

Definitions

  • Disclosed is a technique for generating a stereoscopic 3D image using two asymmetric binocular camera modules supporting different resolutions.
  • a 3D image generating apparatus using a conventional binocular camera generates stereoscopic 3D using a binocular camera module applying two cameras having the same resolution.
  • the use of two high resolution cameras causes a problem of cost increase.
  • two images corresponding to the left eye and the right eye image are respectively input from two camera modules supporting different resolutions, and the two input images are inputted.
  • the image cutting unit which cuts the input image photographed from at least the high resolution camera module among the two images according to the angle of view of the input image captured by the low resolution camera module, and the convergence control process according to the input indication value It may include a convergence control unit for outputting.
  • the image cutting unit may further include a scaling unit for outputting to the convergence control unit to match the resolution of the two images, the angle of view is set to each other.
  • the convergence adjuster may adjust the parallax by horizontally moving two images whose angles of view are adjusted according to an indication value input from a user or a preset indication value.
  • a method of generating a stereoscopic 3D image using an asymmetric binocular camera module corresponds to a left eye and a right eye image, receiving two input images respectively photographed from two camera modules supporting different resolutions and at least two input images Cutting the input image photographed from the high resolution camera module according to the angle of view of the input image photographed from the low resolution camera module, and outputting two convergent images of the angle of view according to an input instruction value and outputting the convergence control process. can do.
  • the method may include matching the resolutions of the two images at which the angle of view is set to each other.
  • the parallax may be adjusted by horizontally moving two images whose angle of view is adjusted according to an indication value input from a user or a preset indication value.
  • An apparatus and method for generating a stereoscopic 3D image capable of generating a stereoscopic 3D image using an asymmetric binocular camera module supporting different resolutions may be provided.
  • the stereoscopic 3D by presenting a technology that can generate a stereoscopic 3D image using two cameras that support different resolutions, that is, high resolution and low resolution, the stereoscopic 3D by preventing the increase in unit cost that occurs when using both high resolution cameras The cost of creating an image can be reduced.
  • FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for generating a stereoscopic 3D image using an asymmetric binocular camera module according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 illustrates a stereoscopic 3D image generation procedure when the resolution of the input image is the same according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a method of generating a stereoscopic 3D image when the resolution of an input image is different according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating both images after cutting and scaling of images captured from a high resolution and a low resolution camera module to match resolutions.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a process of generating a stable stereoscopic image by horizontally moving both images of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of generating a stereoscopic 3D image using an asymmetric binocular camera module according to an embodiment.
  • the 3D image generating apparatus 100 using the asymmetric binocular camera module 100 may include a first camera module 110, a second camera module 120, an image cutting unit 130, and convergence. It may include an adjusting unit 150.
  • the first camera module 110 and the second camera module 120 are camera modules having different resolutions.
  • the first camera module 110 may support a relatively high resolution of 8M
  • the second camera module may be a camera module that supports a relatively low resolution of 3M.
  • the image taken from the first camera module 110 has a wider angle of view than the image taken by the second camera module 120 can take a wider range.
  • the present invention is not limited thereto, and the two images may have the same angle of view or have an arbitrary angle of view by adjusting or designing an optical system.
  • the resolution of the output image includes the same or different output.
  • the image cutting unit 130 corresponds to the left eye and right eye images, and two images respectively photographed from two camera modules supporting different resolutions are input.
  • the image cutting unit 130 according to an exemplary embodiment cuts an image captured by at least the high resolution camera module 110 among two input images according to an angle of view of the input image captured by the low resolution camera module 120.
  • two images captured from two camera modules supporting different resolutions may be supported by the camera module 110 supporting high resolution and the camera module 120 supporting low resolution.
  • the resolutions are different from each other, the images of the same resolution can be output by matching the resolutions of the respective output images.
  • the size of the object is approximated within the maximum resolution supported by each camera module. In the same manner, the image can be taken and output. Therefore, the images input from the camera modules 110 and 120 input to the image cutting unit may have the same resolution, and the resolution may be different but the size of the object may be approximately the same.
  • the convergence controller 150 outputs two convergent images by controlling the convergence according to the input indication value.
  • the convergence adjusting unit 150 may adjust the parallax by horizontally or vertically moving two images whose angles of view are adjusted according to an indication value input from a user or a preset indication value.
  • the stereoscopic 3D image generating apparatus 100 may further include a scaling unit 140. Often, images with the same field of view do not necessarily guarantee images with the same resolution.
  • the scaling unit 140 may output the convergence control unit 150 by matching the resolutions of two images whose angles of view are adjusted by the image cutting unit 130 with each other.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a stereoscopic 3D image generation procedure when the resolution of an input image is the same according to an embodiment.
  • images of the high resolution camera module 110 and the low resolution camera module 120 have the same output resolution and are respectively photographed to input the captured images. That is, two cameras having different angles of view, that is, the 8M high resolution camera module 110 and the 3M low resolution camera module 120 capture the target object to generate a stereoscopic 3D image by using the same output resolution of the image and capture the same.
  • Each of the images is input to the image cutting unit 130.
  • the target objects of the image input from the high resolution camera module 110 having a wide angle of view are the same targets of the images captured from the low resolution camera module 120. Its size is smaller than the objects.
  • the image cutting unit 130 first crops a part of the image input from the high resolution camera module 110 having a wide angle of view, that is, the portion of the image having the same angle of view as the image input from the low resolution camera module 120.
  • the convergence adjusting unit 150 generates a stereoscopic 3D image by adjusting the convergence of both images having the same angle of view.
  • the scaling unit 140 scales a portion of the image input from the high resolution camera module 110 cut according to the angle of view of the image input from the low resolution camera module 120 to relatively increase the size of the image. It is desirable to match the resolution of both images to match the size of the image of the low resolution camera module 120.
  • the convergence adjusting unit 150 may generate a final stereoscopic 3D image by adjusting the convergence of both images having the same angle of view and resolution.
  • either camera image may be processed without missing through the same frame per second (fps).
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a method of generating a stereoscopic 3D image when the resolution of an input image is different according to an embodiment.
  • the angle of view is increased.
  • the size of the image taken from the wide high resolution camera module 110 is larger than the size of the image taken from the low resolution camera module 120.
  • the image cutting unit 130 crops a portion of the image captured by the high resolution camera module 110 that matches the angle of view of the image captured by the low resolution camera module 120. )do.
  • the scaling unit 140 first determines whether to scale the cropped image of the high resolution camera module 110. Because the images captured by the high resolution camera module 110 and the low resolution camera module 120 are photographed so that the sizes of the target objects to generate the stereoscopic 3D images are approximately matched, the size of the cut image is approximately low resolution. It is the same as the image captured and input from the camera module.
  • the image of the cut-off high resolution camera module and the image of the low resolution camera module have the same size, and the objects do not need to be scaled.
  • the scaling unit 140 performs scaling to match the resolution of both images.
  • the convergence control unit 150 controls and outputs two images in which the angle of view and resolution are matched according to an input indication value.
  • the convergence adjusting unit 150 may adjust the parallax by horizontally moving or vertically moving two images whose angles of view are adjusted according to an indication value input from a user or a preset indication value.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating both images after cutting and scaling of images captured from a high resolution and a low resolution camera module to match resolutions.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a process of generating a stable stereoscopic image by horizontally moving both images of FIG. 4.
  • the object is photographed with a slight horizontal difference like the human eye. It is called time difference.
  • the 3D image is captured by the human eye and the 3D image is reproduced in the brain, if the image does not match according to the left and right camera intervals and the size of the parallax of the left and right images toward the object, the eye becomes tired and headaches occur. Cause problems such as causing.
  • the two images can be perfectly matched, but there is no parallax between the two images, so the stereoscopic feeling cannot be felt.
  • the left and right images do not overlap each other in inverse proportion to the viewing distance, and the parallax increases.
  • the parallax between two images taken with a binocular camera has a characteristic that the parallax increases from a distance to a near distance.
  • the left and right images are similar to each other, but because the objects in the distance and the objects in the short distance are mixed, a difference occurs in the matching point depending on the state of the background and the subjects.
  • the convergence adjuster 150 moves both images left and right or up and down about a target object or a point to be viewed as a reference, that is, a depth 0 point (a point of depth 0). By matching the three-dimensional 3D image is generated.
  • the gaze point Depth 0 may be set according to an indication value input from the user or may be set in advance as a gaze point.
  • the convergence adjusting unit 150 displays both images in which the parallax is adjusted.
  • Images of all objects in the image in FIG. 4C of the same portion of the left eye image have a parallax positive component. That is, it can be said that there is no point of convergence or a point of convergence exists outside the screen depending on the characteristics of the camera.
  • FIG. 5A shows that the image of FIG. 4A is moved to the right
  • FIG. 5B shows that the image of FIG. 4B is moved to the left
  • FIG. 5C shows that the images of FIGS. 5A and 5B are synthesized on a 3D stereo display.
  • the parallax of the entire image is reduced, so that some objects 151 of the image have a negative disparity. That is, some objects 151 of the image have a negative depth, so that the objects 151 appear to go inside the screen.
  • the object 154 becomes a convergence point having a parallax of zero, and has a depth as shown in the screen.
  • the objects 152 and 153 have a parallax positive component, and the image appears to be in front of the screen.
  • the left eye image and the right eye image are synthesized as shown in (c) of FIG. 5, compared to the image of FIG. 4 (c), the objects in the entire image have various depths, thereby providing a stable three-dimensional image to the user. You can feel the three-dimensional feeling.
  • FIG. 6 is a flowchart of a method for generating a stereoscopic 3D image using an asymmetric binocular camera module according to a preferred embodiment of the present invention.
  • step S100 In the 3D image generating method using the asymmetric binocular camera module of the present invention, first, two input images corresponding to the left and right eye images, respectively, are photographed from two camera modules supporting different resolutions. Receive an input (step S100).
  • the first camera module 110 may support a relatively high resolution of 8M
  • the second camera module may be a camera module that supports a relatively low resolution of 3M.
  • the resolutions of the captured and output images may be set to be the same or different.
  • one of the two camera modules uses a relatively low resolution camera module, it is possible to prevent an increase in unit cost when manufacturing a binocular camera.
  • both input images match the angle of view and resolution (step S200).
  • At least one input image photographed from the high resolution camera module of the two input images is cut out according to the angle of view of the input image photographed from the low resolution camera module (step S210).
  • step S220 it is preferable to match the resolutions of the two images at which the angle of view is matched with each other.
  • images are taken by equalizing the output resolutions of the high resolution camera module 110 and the low resolution camera module 120, respectively.
  • Video can be input. That is, two cameras having different angles of view, that is, the 8M high resolution camera module 110 and the 3M low resolution camera module 120 capture the target object to generate a stereoscopic 3D image by using the same output resolution of the image and capture the same.
  • Each image is input.
  • the target objects of the image input from the high resolution camera module 110 having a wide angle of view are the same targets of the images captured from the low resolution camera module 120. Its size is smaller than the objects.
  • the image cutting unit 130 first crops a part of the image input from the high resolution camera module 110 having a wide angle of view, that is, the portion of the image having the same angle of view as the image input from the low resolution camera module 120.
  • the convergence adjusting unit 150 generates a stereoscopic 3D image by adjusting the convergence of both images having the same angle of view.
  • the scaling unit 140 scales a portion of the image input from the high resolution camera module 110 cut according to the angle of view of the image input from the low resolution camera module 120 to relatively increase the size of the image. It is desirable to match the resolution of both images to match the size of the image of the low resolution camera module 120.
  • the convergence adjusting unit 150 may generate a final stereoscopic 3D image by adjusting the convergence of both images having the same angle of view and resolution.
  • either camera image can be processed without missing through the same frame per second (fps).
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a method of generating a stereoscopic 3D image when the resolution of an input image is different according to an embodiment.
  • the angle of view is increased.
  • the size of the image taken from the wide high resolution camera module 110 is larger than the size of the image taken from the low resolution camera module 120.
  • the image cutting unit 130 crops a portion of the image captured by the high resolution camera module 110 that matches the angle of view of the image captured by the low resolution camera module 120. )do.
  • the scaling unit 140 first determines whether to scale the cropped image of the high resolution camera module 110. Because the images captured by the high resolution camera module 110 and the low resolution camera module 120 are photographed so that the sizes of the target objects to generate the stereoscopic 3D images are approximately matched, the size of the cut image is approximately low resolution. It is the same as the image captured and input from the camera module.
  • the image of the cut-off high resolution camera module and the image of the low resolution camera module have the same size, and the objects do not need to be scaled.
  • the scaling unit 140 performs scaling to match the resolution of both images.
  • the two images having the angle of view adjusted are output by performing a convergence control process according to the input indication value (step S300).
  • the input indication value may be input to a gazing point (any point to be noted, that is, depth 0) after both images are captured, or may be set in advance as a gazing point.
  • the convergence adjusting unit 150 may adjust the parallax by horizontally moving two images whose angle of view is adjusted according to an indication value input from a user or a preset indication value.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating both images after cutting and scaling of images captured from a high resolution and a low resolution camera module to match resolutions.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a process of generating a stable stereoscopic image by horizontally moving both images of FIG. 4.
  • Images of all objects in the image in FIG. 4C of the same portion of the left eye image have a parallax positive component. That is, it can be said that there is no point of convergence or a point of convergence exists outside the screen depending on the characteristics of the camera.
  • images of all objects in the image appear to be out of the screen.
  • this type of parallax ie, a sense of depth, appears, the user may feel fatigued and the three-dimensional effect of the image may be inferior.
  • FIG. 5A shows that the image of FIG. 4A is moved to the right
  • FIG. 5B shows that the image of FIG. 4B is moved to the left
  • FIG. 5C shows that the images of FIGS. 5A and 5B are synthesized on a 3D stereo display.
  • the parallax of the entire image is reduced, so that some objects 151 of the image have a negative disparity. That is, some objects 151 of the image have a negative depth, so that the objects 151 appear to go inside the screen.
  • the object 154 becomes a convergence point having a parallax of zero, and has a depth as shown in the screen.
  • the objects 152 and 153 have a parallax positive component, and the image appears to be in front of the screen.
  • the left eye image and the right eye image are synthesized as shown in (c) of FIG. 5, compared to the image of FIG. 4 (c), the objects in the entire image have various depths, thereby providing a stable three-dimensional image to the user. You can feel the three-dimensional feeling.

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Abstract

좌안 및 우안 영상에 대응되는 서로 상이한 해상도를 지원하는 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3D 영상 생성 장치에 관한 것으로, 서로 다른 해상도를 지원하는 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용하여 입체 3D 영상을 생성하고, 단가상승을 방지할 수 있다.

Description

비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3Ｄ 영상 생성 장치 및 그 방법
서로 다른 해상도를 지원하는 두 대의 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3D 영상을 생성하는 기술이 개시된다.
종래의 양안 카메라를 이용한 3D 이미지 생성 장치는 해상도가 동일한 두 개의 카메라를 적용한 양안 카메라 모듈을 이용해서 입체 3D를 생성한다. 고해상도의 카메라 두 개를 사용함에 따라 비용 상승을 초래하는 문제가 있다.
서로 다른 해상도를 지원하는 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용하여 입체 3D 영상을 생성할 수 있는 기술을 제시한다. 즉, 고해상도와 저해상도를 지원하는 두 대의 카메라를 이용하여 입체 3D 영상을 생성함으로써 두 대 모두 고해상도의 카메라를 이용할 때 발생하는 원가 상승을 방지하여 비용을 절감할 수 있는 기술이 제시된다.
일 양상에 따르면, 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3D 영상 생성 장치는, 좌안 및 우안 영상에 대응되며, 서로 다른 해상도를 지원하는 두 대의 카메라 모듈로부터 각각 촬영된 두 개의 영상이 입력되며, 입력된 두 개의 영상 중 적어도 고해상도 카메라 모듈로부터 촬영된 입력 영상을 저해상도 카메라 모듈로부터 촬영된 입력 영상의 화각에 맞추어 잘라내는 영상절단부와 화각이 맞추어진 두 개의 영상을 입력 지시값에 따라 컨버전스(convergence) 제어 처리하여 출력하는 컨버전스 조절부를 포함할 수 있다.
다른 양상에 따르면, 영상절단부에서 화각이 맞추어진 두 개의 영상의 해상도를 상호간에 일치시켜 컨버전스 조절부로 출력하는 스케일링부를 더 포함할 수 있다.
컨버전스 조절부는 사용자로부터 입력된 지시값 또는 미리 설정된 지시값에 따라 화각이 맞추어진 두 개의 영상을 수평 이동하여 시차를 조정할 수 있다.
또 다른 양상에 따르면, 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3D 영상 생성 방법이 제시된다. 일 양상에 따르면, 입체 3D 영상 생성 방법은, 좌안 및 우안 영상에 대응되며, 서로 다른 해상도를 지원하는 두 대의 카메라 모듈로부터 각각 촬영된 두 개의 입력 영상을 입력받는 단계와 입력된 두 개의 영상 중 적어도 고해상도 카메라 모듈로부터 촬영된 입력 영상을 저해상도 카메라 모듈로부터 촬영된 입력 영상의 화각에 맞추어 잘라내는 단계와 화각이 맞추어진 두 개의 영상을 입력 지시값에 따라 컨버전스(convergence) 제어 처리하여 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 화각이 맞추어진 두 개의 영상의 해상도를 상호 간에 일치시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 사용자로부터 입력된 지시값 또는 미리 설정된 지시값에 따라 화각이 맞추어진 두 개의 영상을 수평 이동하여 시차를 조정할 수 있다.
서로 다른 해상도를 지원하는 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용하여 입체 3D 영상을 생성할 수 있는 입체 3D 영상 생성 장치 및 그 방법을 제공할 수 있다. 또한, 서로 다른 해상도 즉, 고해상도와 저해상도를 지원하는 두 대의 카메라를 이용하여 입체 3D 영상을 생성할 수 있는 기술을 제시함으로써, 두 대 모두 고해상도의 카메라를 이용하는 경우 발생하는 단가 상승을 방지하여 입체 3D 영상 생성 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3D 영상 생성 장치의 블럭도이다.
도 2는 일 실시예에 따라 입력된 영상의 해상도가 동일한 경우의 입체 3D 영상 생성 절차이다.
도 3은 일 실시예에 따라 입력된 영상의 해상도가 다른 경우의 입체 3D 영상 생성 절차이다.
도 4는 고해상도와 저해상도 카메라 모듈로부터 촬영된 영상의 절단 및 스케일링되어 해상도가 일치된 후의 양 영상을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 양 영상을 수평이동하여 안정적인 입체 영상을 생성하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3D 영상 생성 방법의 흐름도이다.
이하, 실시예들에 의해 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3D 영상 생성 장치 및 그 방법을 설명하기 위하여 도면들을 참고하여 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3D 영상 생성 장치의 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3D 영상 생성 장치(100)는, 제1 카메라 모듈(110), 제2 카메라 모듈(120), 영상절단부(130) 및 컨버전스 조절부(150)를 포함할 수 있다.
제1 카메라 모듈(110)과 제2 카메라 모듈(120)은 서로 다른 해상도를 가진 카메라 모듈이다. 예를 들어, 제1 카메라 모듈(110)은 상대적으로 고해상도인 8M의 해상도를 지원하고, 제2 카메라 모듈은 상대적으로 저해상도인 3M의 해상도를 지원하는 카메라 모듈일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 카메라 모듈(110)로부터 촬영된 영상은 제2 카메라 모듈(120)로 촬영된 영상에 비해 보다 넓은 화각을 가져 더 넓은 범위를 촬영할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 광학계의 조절이나 설계에 의해 두 영상이 동일한 화각을 가지거나 임의의 화각을 가지도록 할 수 있다. 한편, 두 대의 카메라 모듈이 서로 다른 해상도를 지원하더라도 출력되는 영상의 해상도는 서로 동일하게 하거나 다르게 출력되는 경우도 포함한다.
영상절단부(130)는 좌안 및 우안 영상에 대응되며, 서로 상이한 해상도를 지원하는 두 대의 카메라 모듈로부터 각각 촬영된 두 개의 영상이 입력된다. 일 실시예에 따른 영상절단부(130)는 입력된 두 개의 영상 중 적어도 고해상도 카메라 모듈(110)로부터 촬영된 영상을 저해상도 카메라 모듈(120)로부터 촬영된 입력 영상의 화각에 맞추어 잘라낸다.
이때, 서로 상이한 해상도를 지원하는 두 대의 카메라 모듈로부터 각각 촬영된 두 개의 영상은 앞서 말한 바와 같이, 고해상도를 지원하는 카메라 모듈(110)과, 저해상도를 지원하는 카메라 모듈(120)에서 각각 최대로 지원할 수 있는 해상도는 서로 상이하지만 각각 출력되는 영상의 해상도는 서로 일치되도록 하여 동일한 해상도의 영상을 출력할 수 있고, 반면에 촬영시 각 카메라 모듈이 지원하는 최대 해상도의 범위내에서 대상물체의 크기를 대략적으로 동일하게 하여 촬영하여 그 영상을 출력할 수 있다. 따라서, 영상절단부에 입력되는 각 카메라 모듈(110,120)로부터 입력된 영상은 해상도가 동일할 수 있고, 해상도는 다르나 물체의 사이즈가 대략적으로 동일할 수 있는 것이다.
컨버전스 조절부(150)는 화각이 맞추어진 두 개의 영상을 입력 지시값에 따라 컨버전스(convergence) 제어 처리하여 출력한다. 이때, 컨버전스 조절부(150)는 사용자로부터 입력된 지시값 또는 미리 설정된 지시값에 따라 화각이 맞추어진 두 개의 영상을 수평 이동하거나 수직이동하여 시차를 조정할 수 있다.
한편, 입체 3D 영상 생성 장치(100)는 스케일링부(140)를 더 포함할 수 있다. 종종, 화각이 동일한 영상이 반드시 해상도가 동일한 영상을 보장하는 것은 아니다. 스케일링부(140)는 영상절단부(130)에서 화각이 맞추어진 두 개의 영상의 해상도를 상호간에 일치시켜 컨버전스 조절부(150)로 출력할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따라 입력된 영상의 해상도가 동일한 경우의 입체 3D 영상 생성 절차를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따르면 고해상도 카메라 모듈(110)과 저해상도 카메라 모듈(120)의 출력 해상도를 동일하게 하여 영상을 각각 촬영하여 그 촬영된 영상이 입력된다. 즉, 서로 다른 화각을 갖는 두 대의 카메라, 즉 8M 고해상도 카메라 모듈(110)과 3M 저해상도 카메라 모듈(120)이 영상의 출력 해상도를 동일하게 하여 입체 3D 영상을 생성하고자 하는 대상 물체를 촬영하고 그 촬영된 각 영상들이 영상절단부(130)로 입력된다. 이때, 각 카메라 모듈(110,120)로부터 촬영되어 입력된 영상의 해상도가 동일하기 때문에 화각이 넓은 고해상도 카메라 모듈(110)로부터 입력된 영상의 대상 물체들은 저해상도 카메라 모듈(120)로부터 촬영된 영상의 동일한 대상 물체들보다 그 사이즈가 작게 된다.
이 경우, 영상절단부(130)는 먼저 화각이 넓은 고해상도 카메라 모듈(110)로부터 입력된 영상의 일부 즉, 저해상도 카메라 모듈(120)로부터 입력된 영상과 화각이 일치하는 부분을 절단(cropping)한다. 그리고, 컨버전스 조절부(150)는 화각이 일치된 양 영상의 컨버전스를 조절하여 입체 3D 영상을 생성하게 된다.
이때, 스케일링부(140)가 저해상도 카메라 모듈(120)로부터 입력된 영상의 화각에 맞추어 절단된 고해상도 카메라 모듈(110)로부터 입력된 영상의 일부분을 스케일링(scaling)하여 상대적으로 영상의 사이즈가 크게 된 저해상도 카메라 모듈(120)의 영상의 사이즈와 일치되도록 양 영상의 해상도를 일치시키는 것이 바람직하다. 그리고, 컨버전스 조절부(150)는 이렇게 화각과 해상도가 일치된 양 영상의 컨버전스를 조절하여 최종적인 입체 3D 영상을 생성하는 것이 바람직하다.
이렇게 하는 경우 동일한 fps(frame per second)를 통해 어느 한쪽 카메라 영상도 놓치지 않고 처리될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따라 입력된 영상의 해상도가 다른 경우의 입체 3D 영상 생성 절차이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 8M 고해상도 카메라 모듈(110)과 3M 저해상도 카메라 모듈(120)의 두 대의 카메라를 통해 입체 3D 영상을 생성하고자 하는 대상 물체의 사이즈가 대략적으로 일치되도록 촬영하는 경우에는 화각이 넓은 고해상도 카메라 모듈(110)로부터 촬영된 영상의 사이즈가 저해상도 카메라 모듈(120)로부터 촬영된 영상의 사이즈보다 크게 된다.
따라서, 입체 3D 영상을 생성하기 위해서 먼저, 영상절단부(130)는 저해상도 카메라 모듈(120)로부터 촬영되어 입력된 영상의 화각과 일치되는 고해상도 카메라 모듈(110)로부터 촬영된 영상의 일부분을 절단(cropping)한다.
그러면, 스케일링부(140)는 먼저, 고해상도 카메라 모듈(110)의 절단된 영상의 스케일링 여부를 판단한다. 왜냐하면, 고해상도 카메라 모듈(110)과 저해상도 카메라 모듈(120)을 통해 촬영된 각 영상들은 입체 3D 영상을 생성하고자 하는 대상 물체들의 사이즈가 대략적으로 일치되도록 촬영되었기 때문에 위에서 절단된 영상의 사이즈는 대략 저해상도 카메라 모듈로부터 촬영되어 입력된 영상과 동일하게 된다.
따라서, 절단된 고해상도 카메라 모듈의 영상과 저해상도 카메라 모듈의 영상의 사이즈가 동일하고 대상물체들의 사이즈가 대략 동일하기 때문에 스케일링할 필요가 없게 된다.
그러나, 대상 물체들의 사이즈를 대략적으로 일치하여 촬영하더라도 촬영된 영상의 대상 물체들의 크기에는 약간의 차이가 발생할 수 있다. 이 경우에는 스케일링부(140)는 양 영상의 해상도를 일치시키기 위해 스케일링을 수행하게 된다.
컨버전스 조절부(150)는 화각과 해상도가 맞추어진 두 개의 영상을 입력 지시값에 따라 컨버전스(convergence) 제어 처리하여 출력한다. 이때, 컨버전스 조절부(150)는, 사용자로부터 입력된 지시값 또는 미리 설정된 지시값에 따라 화각이 맞추어진 두 개의 영상을 수평 이동하거나 수직이동하여 시차를 조정하는 것이 바람직하다.
도 4와 도 5를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 도 4는 고해상도와 저해상도 카메라 모듈로부터 촬영된 영상의 절단 및 스케일링되어 해상도가 일치된 후의 양 영상을 나타낸 도면이다. 도 5는 도 4의 양 영상을 수평이동하여 안정적인 입체 영상을 생성하는 과정을 나타낸 도면이다.
양안 입체 영상에서는 카메라 시스템을 구성하는 좌, 우 두 대의 양 카메라모듈이 동일한 대상물을 촬영하고 있어도, 사람의 눈과 같이 그 대상물은 약간의 수평적 차이를 가지고 촬영되는데 이때 발생하는 좌우 영상의 차이를 시차라 한다. 입체영상으로 촬영한 것을 사람의 눈으로 감지하여 두뇌에서 입체감을 재현할 때, 좌, 우 카메라 간격과 물체를 향한 좌,우 영상의 시차 크기에 따라 영상이 매칭되지 않는 경우 눈이 피로해지고 두통을 일으키는 등의 문제를 발생하게 된다.
만약, 한쪽 카메라로 두 장을 촬영하면 두 영상을 완전히 일치시킬 수 있으나 두 장의 이미지 간에 시차가 없으므로 입체감을 느낄 수 없게 된다. 그러나, 일정하게 이격되어 있는 양안 카메라로 임의의 지점을 촬영하는 경우에는 좌우 영상은 주시거리에 반비례하게 서로 겹쳐지지 않고 시차가 커지게 된다. 즉, 양안 카메라로 촬영한 두 영상 사이의 시차는 원거리에서 근거리로 갈수록 시차가 커지게 되는 특성을 갖는 것이다. 좌우 영상은 서로 닮은 영상이지만 원거리에 있는 물체와 근거리에 있는 물체들이 혼재한 형태이기 때문에 배경과 피사체들이 놓인 상태에 따라 일치점에 차이가 발생하게 된다.
따라서, 컨버전스 조절부(150)는 어느 하나의 기준이 되는 대상 물체 또는 주시하고자 하는 지점, 즉 depth 0인 지점을 중심으로 양 영상을 좌우 또는 상하로 이동시켜 주시하고자 하는 지점(depth 0인 지점)을 일치시켜 입체 3D 영상을 생성하게 된다. 이때, 주시점(Depth 0)은 사용자로부터 입력된 지시값에 따라 설정되거나 미리 화면 중앙의 지점을 주시점으로 설정하여 놓을 수 있다. 그리고, 컨버전스 조절부(150)는 이렇게 시차가 조정된 양 영상을 디스플레이한다.
도 4에 도시된 (a)는 양 영상 중 좌안에 대응되는 영상을 나타낸 것이고, (b)는 양 영상 중 우안에 대응되는 영상을 나타낸 것이다. (c)는 좌우 카메라 영상 간의 시차를 나타내기 위하여 하나의 평면에 (a)와 (b)의 좌안 영상과 우안 영상을 겹쳐 놓은 것이다.
좌안 영상에서 동일한 부분의 도 4의 (c)에 있는 영상 내의 모든 물체의 이미지는 시차가 양의 성분을 가진다. 즉, 카메라의 특성에 따라 수렴(convergence)이 되는 점이 존재하지 않거나, 또는 수렴(convergence)이 되는 점이 화면 밖에 존재한다고 말할 수 있다.
도 4의 (c)와 같은 영상을 3D 스테레오 디스플레이에 표시하면, 영상 내의 모든 물체의 이미지가 화면 밖으로 나와 있는 것처럼 보이게 된다. 이런 형태의 시차 즉, 깊이감이 나타나면 사용자는 피로감을 느끼게 되며 영상의 입체적인 효과도 떨어진다.
도 5에 도시된 (a)는 도 4의 (a)의 영상을 우측으로 이동한 것을 나타내며, 도 5의 (b)는 도 4의 (b)의 영상을 좌측으로 이동한 것을 나타낸다. 도 5의 (c)는 도 5의 (a)와 (b)의 영상을 3D 스테레오 디스플레이에 합성한 것을 나타낸다.
도 5의 (c)를 참조하면, 도 4의 (c)에 비하여, 영상 전체의 시차가 감소하여, 영상의 일부 물체 151은 시차가 음의 성분(negative disparity)을 가지게 된다. 즉 영상의 일부 물체 151은 음의 깊이감(negative depth)를 가지게 되어, 물체 151이 화면 안쪽으로 들어가 있는 것처럼 보인다. 그리고, 물체 154는 시차가 0의 값을 가지는 수렴점(depth 0)이 되어 화면과 같은 깊이(depth)를 가지게 된다. 또한, 물체 152, 153은 시차가 양의 성분을 가지게 되어 영상이 화면 앞으로 나와 있는 것처럼 보인다. 도 5의 (c)와 같이 좌안 영상과 우안 영상을 합성하게 되면, 도 4의 (c)의 영상에 비하여 전체 영상 내의 물체들이 다양한 깊이감을 가지게 되어 사용자에게 안정적인 입체 영상을 제공하여 사용자가 더 많은 입체감을 느낄 수 있게 된다.
도 6는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3D 영상 생성 방법의 흐름도이다.
도 6에 나타낸 바와 같이 본 발명의 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3D 영상 생성 방법은, 먼저, 좌안 및 우안 영상에 대응되며, 서로 다른 해상도를 지원하는 두 대의 카메라 모듈로부터 각각 촬영된 두 개의 입력 영상을 입력받는다(단계 S100).
예를 들어, 제1 카메라 모듈(110)은 상대적으로 고해상도인 8M의 해상도를 지원하고, 제2 카메라 모듈은 상대적으로 저해상도인 3M의 해상도를 지원하는 카메라 모듈일 수 있다. 다만, 두 대의 카메라 모듈이 서로 다른 해상도를 지원하더라도 촬영되어 출력되는 영상의 해상도는 서로 동일하거나 다르게 출력되도록 설정할 수 있다.
두 대의 카메라 모듈 중 어느 하나를 상대적으로 저해상도를 지원하는 카메라 모듈을 사용하는 경우 양안 카메라 제작시 단가 상승을 방지할 수 있다.
그 다음, 입력된 양 영상을 화각과 해상도를 일치시킨다(단계 S200).
즉, 좀 더 구체적으로 보면, 먼저, 입력된 두 개의 영상 중 적어도 고해상도 카메라 모듈로부터 촬영된 입력 영상을 저해상도 카메라 모듈로부터 촬영된 입력 영상의 화각에 맞추어 잘라낸다(단계 S210).
그 다음, 화각이 맞추어진 두 개의 영상의 해상도를 상호 간에 일치시키는 것이 바람직하다(단계 S220).
마지막으로, 화각이 맞추어진 두 개의 영상을 입력 지시값에 따라 컨버전스(convergence) 제어 처리하여 출력한다(단계 S300).
도 2를 참조하여 입력된 영상의 해상도가 동일한 경우의 입체 3D 영상 생성 절차를 보면, 고해상도 카메라 모듈(110)과 저해상도 카메라 모듈(120)의 출력 해상도를 동일하게 하여 영상을 각각 촬영하여 그 촬영된 영상이 입력되도록 할 수 있다. 즉, 서로 다른 화각을 갖는 두 대의 카메라, 즉 8M 고해상도 카메라 모듈(110)과 3M 저해상도 카메라 모듈(120)이 영상의 출력 해상도를 동일하게 하여 입체 3D 영상을 생성하고자 하는 대상 물체를 촬영하고 그 촬영된 각 영상들이 입력된다. 이때, 각 카메라 모듈(110,120)로부터 촬영되어 입력된 영상의 해상도가 동일하기 때문에 화각이 넓은 고해상도 카메라 모듈(110)로부터 입력된 영상의 대상 물체들은 저해상도 카메라 모듈(120)로부터 촬영된 영상의 동일한 대상 물체들보다 그 사이즈가 작게 된다.
이 경우, 영상절단부(130)는 먼저 화각이 넓은 고해상도 카메라 모듈(110)로부터 입력된 영상의 일부 즉, 저해상도 카메라 모듈(120)로부터 입력된 영상과 화각이 일치하는 부분을 절단(cropping)한다. 그리고, 컨버전스 조절부(150)는 화각이 일치된 양 영상의 컨버전스를 조절하여 입체 3D 영상을 생성하게 된다.
한편, 스케일링부(140)가 저해상도 카메라 모듈(120)로부터 입력된 영상의 화각에 맞추어 절단된 고해상도 카메라 모듈(110)로부터 입력된 영상의 일부분을 스케일링(scaling)하여 상대적으로 영상의 사이즈가 크게 된 저해상도 카메라 모듈(120)의 영상의 사이즈와 일치되도록 양 영상의 해상도를 일치시키는 것이 바람직하다.
그리고, 컨버전스 조절부(150)는 이렇게 화각과 해상도가 일치된 양 영상의 컨버전스를 조절하여 최종적인 입체 3D 영상을 생성하는 것이 바람직하다.
이렇게 하는 경우 동일한 fps(frame per second)를 통해 어느 한쪽 카메라 영상도 놓치지 않고 처리할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따라 입력된 영상의 해상도가 다른 경우의 입체 3D 영상 생성 절차이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 8M 고해상도 카메라 모듈(110)과 3M 저해상도 카메라 모듈(120)의 두 대의 카메라를 통해 입체 3D 영상을 생성하고자 하는 대상 물체의 사이즈가 대략적으로 일치되도록 촬영하는 경우에는 화각이 넓은 고해상도 카메라 모듈(110)로부터 촬영된 영상의 사이즈가 저해상도 카메라 모듈(120)로부터 촬영된 영상의 사이즈보다 크게 된다.
따라서, 입체 3D 영상을 생성하기 위해서 먼저, 영상절단부(130)는 저해상도 카메라 모듈(120)로부터 촬영되어 입력된 영상의 화각과 일치되는 고해상도 카메라 모듈(110)로부터 촬영된 영상의 일부분을 절단(cropping)한다.
그러면, 스케일링부(140)는 먼저, 고해상도 카메라 모듈(110)의 절단된 영상의 스케일링 여부를 판단한다. 왜냐하면, 고해상도 카메라 모듈(110)과 저해상도 카메라 모듈(120)을 통해 촬영된 각 영상들은 입체 3D 영상을 생성하고자 하는 대상 물체들의 사이즈가 대략적으로 일치되도록 촬영되었기 때문에 위에서 절단된 영상의 사이즈는 대략 저해상도 카메라 모듈로부터 촬영되어 입력된 영상과 동일하게 된다.
따라서, 절단된 고해상도 카메라 모듈의 영상과 저해상도 카메라 모듈의 영상의 사이즈가 동일하고 대상물체들의 사이즈가 대략 동일하기 때문에 스케일링할 필요가 없게 된다.
그러나, 대상 물체들의 사이즈를 대략적으로 일치하여 촬영하더라도 촬영된 영상의 대상 물체들의 크기에는 약간의 차이가 발생할 수 있다. 이 경우에는 스케일링부(140)는 양 영상의 해상도를 일치시키기 위해 스케일링을 수행하게 된다.
그 다음, 화각이 맞추어진 두 개의 영상을 입력 지시값에 따라 컨버전스(convergence) 제어 처리하여 출력한다(단계 S300). 이때, 입력 지시값은 양 영상이 촬영된 후 주시점(주시하고자 하는 어느 한 지점, 즉, depth 0)을 입력받거나 미리 화면 중앙 또는 특정 지점을 주시점으로 설정할 수 있다.
이때, 컨버전스 조절부(150)는 사용자로부터 입력된 지시값 또는 미리 설정된 지시값에 따라 화각이 맞추어진 두 개의 영상을 수평 이동하여 시차를 조정하는 것이 바람직하다.
도 4와 도 5를 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 도 4는 고해상도와 저해상도 카메라 모듈로부터 촬영된 영상의 절단 및 스케일링되어 해상도가 일치된 후의 양 영상을 나타낸 도면이다. 도 5는 도 4의 양 영상을 수평이동하여 안정적인 입체 영상을 생성하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 (a)는 양 영상 중 좌안에 대응되는 영상을 나타낸 것이고, (b)는 양 영상 중 우안에 대응되는 영상을 나타낸 것이다. (c)는 좌우 카메라 영상 간의 시차를 나타내기 위하여 하나의 평면에 (a)와 (b)의 좌안 영상과 우안 영상을 겹쳐 놓은 것이다.
좌안 영상에서 동일한 부분의 도 4의 (c)에 있는 영상 내의 모든 물체의 이미지는 시차가 양의 성분을 가진다. 즉, 카메라의 특성에 따라 수렴(convergence)이 되는 점이 존재하지 않거나, 또는 수렴(convergence)이 되는 점이 화면 밖에 존재한다고 말할 수 있다. 도 4의 (c)와 같은 영상을 3D 스테레오 디스플레이에 표시하면, 영상 내의 모든 물체의 이미지가 화면 밖으로 나와 있는 것처럼 보이게 된다. 이런 형태의 시차 즉, 깊이감이 나타나면 사용자는 피로감을 느끼게 되며 영상의 입체적인 효과도 떨어진다.
도 5에 도시된 (a)는 도 4의 (a)의 영상을 우측으로 이동한 것을 나타내며, 도 5의 (b)는 도 4의 (b)의 영상을 좌측으로 이동한 것을 나타낸다. 도 5의 (c)는 도 5의 (a)와 (b)의 영상을 3D 스테레오 디스플레이에 합성한 것을 나타낸다.
도 5의 (c)를 참조하면, 도 4의 (c)에 비하여, 영상 전체의 시차가 감소하여, 영상의 일부 물체 151은 시차가 음의 성분(negative disparity)을 가지게 된다. 즉 영상의 일부 물체 151은 음의 깊이감(negative depth)를 가지게 되어, 물체 151이 화면 안쪽으로 들어가 있는 것처럼 보인다. 그리고, 물체 154는 시차가 0의 값을 가지는 수렴점(depth 0)이 되어 화면과 같은 깊이(depth)를 가지게 된다. 또한, 물체 152, 153은 시차가 양의 성분을 가지게 되어 영상이 화면 앞으로 나와 있는 것처럼 보인다. 도 5의 (c)와 같이 좌안 영상과 우안 영상을 합성하게 되면, 도 4의 (c)의 영상에 비하여 전체 영상 내의 물체들이 다양한 깊이감을 가지게 되어 사용자에게 안정적인 입체 영상을 제공하여 사용자가 더 많은 입체감을 느낄 수 있게 된다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 좌안 및 우안 영상에 대응되며, 서로 다른 해상도를 지원하는 두 대의 카메라 모듈로부터 각각 촬영된 두 개의 영상이 입력되며, 입력된 두 개의 영상 중 적어도 고해상도 카메라 모듈로부터 촬영된 입력 영상을 저해상도 카메라 모듈로부터 촬영된 입력 영상의 화각에 맞추어 잘라내는 영상절단부; 및
    상기 화각이 맞추어진 두 개의 영상을 입력 지시값에 따라 컨버전스(convergence) 제어 처리하여 출력하는 컨버전스 조절부;를 포함하는 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3D 영상 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상절단부에서 화각이 맞추어진 두 개의 영상의 해상도를 상호간에 일치시켜 컨버전스 조절부로 출력하는 스케일링부;를 더 포함하는 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3D 영상 생성 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컨버전스 조절부는,
    사용자로부터 입력된 지시값 또는 미리 설정된 지시값에 따라 상기 화각이 맞추어진 두 개의 영상을 수평 이동하여 시차를 조정하는 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3D 영상 생성 장치.
  4. 입체 3D 영상 생성 방법에 있어서,
    좌안 및 우안 영상에 대응되며, 서로 다른 해상도를 지원하는 두 대의 카메라 모듈로부터 각각 촬영된 두 개의 입력 영상을 입력받는 영상 입력 단계;
    상기 입력된 두 개의 영상 중 적어도 고해상도 카메라 모듈로부터 촬영된 입력 영상을 저해상도 카메라 모듈로부터 촬영된 입력 영상의 화각에 맞추어 잘라내는 영상 절단 단계; 및
    상기 화각이 맞추어진 두 개의 영상을 입력 지시값에 따라 컨버전스(convergence) 제어 처리하여 출력하는 컨버전스 조절 단계;를 포함하는 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3D 영상 생성 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 영상 절단 단계는,
    상기 화각이 맞추어진 두 개의 영상의 해상도를 상호 간에 일치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3D 영상 생성 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 컨버전스 조절 단계는,
    사용자로부터 입력된 지시값 또는 미리 설정된 지시값에 따라 상기 화각이 맞추어진 두 개의 영상을 수평 이동하여 시차를 조정하는 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3D 영상 생성 방법.
PCT/KR2011/006801 2011-05-31 2011-09-15 비대칭 양안 카메라 모듈을 이용한 입체 3ｄ 영상 생성 장치 및 그 방법 Ceased WO2012165717A1 (ko)

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