[논문]3차원 좌표변환에 의한 입체 컴퓨터 형성 홀로그램에 관한 연구

류원현; 정만호

doi:10.3807/kjop.2006.17.6.525

3차원 좌표변환에 의한 입체 컴퓨터 형성 홀로그램에 관한 연구
A Study on Three-Dimensional Computer Generated Holograms by 3-D Coordinates Transformation 원문보기

한국광학회지 = Korean journal of optics and photonics, v.17 no.6, 2006년, pp.525 - 531

류원현 (청주대학교 레이저광정보공학과) , 정만호 (청주대학교 레이저광정보공학과)

초록
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3차원 물체의 합성된 컴퓨터 형성 홀로그램(CGH)을 새로운 형태의 3차원 좌표변환 기술을 사용하여 제작하였다. 제작될 3차원 물체는 CCD 카메라를 사용하여 시야각도(viewing angle)를 변화시키면서 여러개의 영상으로 기록하였다. 이렇게 얻어진 영상 데이터는 2차원 복소 매트릭스를 사용하여 수학적인 방법으로 계산되고, 최종적으로 합성된 3차원 CGH로 부호화하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Synthesized 3-D CGH of a general three dimensional object is obtained by using a new 3-D coordinates transformation technique. A CCD camera is used to record several projected images of the 3-D object from different viewing angles. The recorded data are numerically calculated and processed to yield ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 3차원 물체의 CGH을 재생하기 위해 컴퓨터로 제작된 3차원 물체의 각도 투영 법(angular projection)과 CCD 카메라로 찍은 물체의 경사 투시도법(angular perspective) 을 이용해서 수평과 수직 방향의 두 관점으로 움직였다. 3차원 물체 전체를 경사투시도법으로 개별적인 영상을 계산하여 2차원복소 함수를 얻는다.
합성CGH가 홀로그래픽 결 맞음 광학계의 재생과 비슷한모양을 이루는지에 대해서 알아본다.

제안 방법

3차원 물체의 합성된 CGH를 새로운 형태의 3차원 좌표변환 기술을 사용하여 제작하였다. 컴퓨터 모의실험을 위하여각도에 따른 9개의 2차원 영상을 기록하였고, 기록된 영상에경사 투시도법을 이용해서 각각의 영상에 3차원 위상정보를수학적으로 계산하였다.
3차원 이미지를 위해사용된 물체는 각각 글자C, J, U를 정육면체로 만들어 서로 다른 위치에 놓이게 하였다. 글자 C는 # = (― 인원점의 앞에 위치하고, 글자 J는 (⑦#, z)=(0mm, Omm, Omm) 인 원점, 글자 U 는 #, z) = (100mm, —IQOmm, —100mm)인 원점의 뒤에 위치한다.
수학적인 연산은 각각의 영상에 따라 계산하게 된다. 마지막으로 단일 2차원복소 매트릭스로 만든 CGH를 홀로그래픽 투과도를 사용해서 실수와 양의 값을 가지는 매트릭스 로 코딩한다.
본 논문에서는 3차원 물체의 CGH를 구현하기 위해 새로운 형태의 3차원 좌표변환법을 사용하여 3차원 물체를 수평과 수직 방향의 두 관점에서 정확하게 분석하고, CCD를 이용해 경사투시도법으로 얻어진 각각의 영상들을 2-f 시스템의 광학적 홀로그램과 동일한 단일후리에 홀로그램을 수학적인 방법으로 유도하였으며, 이때 얻어진 각각의 영상들을합성하여 체적 효과를 가지는 CGH를 만들었다. 본 논문에서는 IFTA(Iterative Fourier Transform Algorithm)를 사용하여 CGH를 구현하였다.
입력 영상은 CCD를 이용하여 컴퓨터에 기록하였다. 3차원 이미지를 위해사용된 물체는 각각 글자C, J, U를 정육면체로 만들어 서로 다른 위치에 놓이게 하였다.
양수가 되도록 코딩을 하게 된다. 입력을 렌즈 앞의 거리 /에위치하고 수직으로 입사하는 평면파를 조사한다. 입력은 복소함 수s(%u)이고, 입력에 전달된 파의 푸리에 스펙트럼을 So(u',v')으로 렌즈에 전달된 파의 푸리에 스펙트럼을 으로 놓는다 '기.
본 논문에서는 IFTA(Iterative Fourier Transform Algorithm)를 사용하여 CGH를 구현하였다. 제작된 CGH의 결과를 분석하기 위하여 각도 및 깊이에 따른 재생 영상을 분석하였다.
기술을 사용하여 제작하였다. 컴퓨터 모의실험을 위하여각도에 따른 9개의 2차원 영상을 기록하였고, 기록된 영상에경사 투시도법을 이용해서 각각의 영상에 3차원 위상정보를수학적으로 계산하였다. 계산된 각각의 영상들은 고속 푸리에 변환을 사용하여 계산시간을 줄였다.
계산된 각각의 영상들은 고속 푸리에 변환을 사용하여 계산시간을 줄였다. 코딩 방법에서 일반적인 얇은 렌즈 효과의 기본식을 사용하였는데 이 코딩방법에 의해 각각의 2차원 영상들을 부호화하고 최종적으로 3차원 CGH로 합성하였다.

이론/모형

체적 효과를 가지는 CGH를 만들었다. 본 논문에서는 IFTA(Iterative Fourier Transform Algorithm)를 사용하여 CGH를 구현하였다. 제작된 CGH의 결과를 분석하기 위하여 각도 및 깊이에 따른 재생 영상을 분석하였다.
재생된 영상의 질을 정량적으로 비교하기 위한 척도로서다음과 같이 정의된 Mean Squared Error(MSE)와 Signal to Noise Ratio(SNR)[14]을 사용하였다.

참고문헌 (14)

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