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다시점 카메라와 깊이 카메라를 이용한 고화질 깊이 맵 제작 기술
High-resolution Depth Generation using Multi-view Camera and Time-of-Flight Depth Camera 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SP, 신호처리, v.48 no.6 = no.342, 2011년, pp.1 - 7  

강윤석 (광주과학기술원 실감방송연구센터) ,  호요성 (광주과학기술원 실감방송연구센터)

초록
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깊이 카메라는 Time-of-Flight (TOF) 기술을 이용하여 장면 내 물체들의 거리 정보를 실시간으로 측정하며, 측정된 값은 깊이 영상으로 출력되어 양안식 혹은 다시점 카메라와 함께 장면의 고화질 깊이 맵을 제작하는 데 사용된다. 그러나 깊이 카메라 자체가 가지는 기술적 한계로 인하여 영상에 잡음과 왜곡이 포함되어 있기 때문에 이를 효과적으로 제거할 수 있는 기술이 요구되며, 처리 된 깊이 카메라 영상은 다양한 방법으로 색상 영상과 융합되어 장면의 깊이 정보를 생성할 수 있다. 본 논문에서는 이와 같이 다시 점 카메라와 깊이 카메라를 함께 사용하여 고화질의 깊이 정보를 획득할 수 있는 혼합형 카메라 방식의 원리와 깊이 영상 처리 및 깊이 생성을 위한 기술 동향을 설명한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The depth camera measures range information of the scene in real time using Time-of-Flight (TOF) technology. Measured depth data is then regularized and provided as a depth image. This depth image is utilized with the stereo or multi-view image to generate high-resolution depth map of the scene. How...

주제어

#Sensor fusion   #Depth generation   #multiple cameras   #TOF camera   #3DTV  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 다시점 카메라와 깊이 카메라를 이용한 혼합형 깊이 정보 획득 방식을 사용하여 고화질의 깊이 영상을 제작하는 연구 및 기술 동향을 살펴본다. 먼저 TOF 깊이 카메라의 원리와 특징에 대해 설명한 후, TOF 깊이 영상을 개선하는 방법, 깊이 카메라 영상과 다시점 색상 영상을 함께 사용하여 장면의 깊이를 구하는 다양한 방법들을 소개한다.
  • 본 논문에서는 장면의 깊이 정보를 획득하기 위해 다시점 카메라와 다시점 깊이 카메라를 함께 이용하는 혼합형 깊이 획득 방식에 대해 소개하고 현재까지 제안된 여러 방법들을 살펴보았다. TOF 깊이 카메라는 장면의 깊이 정보를 직접 측정할 수 있는 카메라로써, 획득한 깊이 영상의 품질을 개선한 후, 양안식 혹은 다시점 카메라와 함께 사용될 때 고화질의 깊이 맵을 획득할 수있었다.
  • 본 장에서는 TOF 깊이 카메라와 양안식 혹은 다시점 카메라를 함께 사용하여 장면의 고화질 깊이 정보를 구하는 방법들에 대해 소개한다. 크게 두 가지 부류의 방법으로 나눌 수 있는데, 분류하는 방법으로는 장면의 깊이 맵 생성을 위하여 스테레오 정합을 사용하는지의 여부이다.
  • 또한 깊이 영상도 마찬가지로 여러 가지 잡음과 왜곡이 존재하여 이를 최소화하는 작업이 필요하다. 본 장에서는 TOF 깊이 카메라의 영상에서 발생하는 잡음과 왜곡을 소개 하고 이를 보정하기 위해 제안된 방법들을 살펴본다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
ZCam은 어떠한 기술을 사용하여 장면의 깊이 영상을 획득하는가? 최초의 깊이 카메라는 이스 라엘 3DV Systems에서 개발한 ZCam이다 [4] . ZCam은 적외선 센서와 일반적인 카메라가 결합된 형태로 이루 어져 있으며, 색상 영상의 촬영과 동시에 TOF 기술을 사용하여 장면의 깊이 영상을 획득한다. ZCam은 날씨 방송, 영화의 특수효과 등을 연출할 때에 촬영하는 영상의 전경과 배경을 쉽게 분리하여 합성하기 위한 크로 마키(chroma key) 기술을 위해 개발되었으며, 기존의 크로마키 기술과 달리 장면의 깊이 정보를 이용하여 다중 레이어를 생성할 수 있다.
깊이 카메라란? 깊이 카메라는 촬영하고자하는 장면의 깊이 정보, 즉카메라로부터 장면 내 물체까지의 거리를 측정하여 영상으로 출력하는 장비이다. 최초의 깊이 카메라는 이스 라엘 3DV Systems에서 개발한 ZCam이다 [4] .
수동 센서 기반의 깊이 획득 방식은 어떠한 단점이 존재하는가? 단일 시점의 영상에 대해서는 단안 깊이 단서를 이용한 2차원 영상의 3차원 변환을 예로들 수 있으며 [1] , 양안식 혹은 다시점 영상에서는 스테레오 정합(stereo matching) 방법을 이용하여 색상 영상에 해당하는 깊이 맵을 구한다 [2] . 이 방법들은 촬영된 영상만을 가지고 깊이 정보를 구할 수 있다는 장점이 있으나 깊이 단서가 불충분한 경우에 장면의 정확한 깊이 정보를 구할 수 없으며, 구현된 알고리즘의 복잡도가 높다는 문제점이 있다.
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참고문헌 (14)

  1. S. Saxena, M, Sun, and A. Y. Ng, "Make 3D: Learning 3D Scene Structure from a Single Still Image," IEEE Transactions on Pattern Analysis and Intelligence, vol. 31, no. 5, pp. 824-840, May 2009. 

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  2. J. Sun, N.N. Zheng, and H.Y. Shum, "Stereo Matching Using Belief Propagation," IEEE Transactions of Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. 25, no. 7, pp. 787-800, May 2003. 

  3. J. Salvi, S. Fernandez, T. Pribanic, and X. Llado, "A State of the Art in Structured Light Patterns for Surface Profilometry," Pattern Recognition, vol. 43, issue 8, pp. 2666-2680, Aug. 2010. 

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  4. ZCam Product Data Sheet, StudioGE, 2009. 

  5. S.Y. Kim, E.K. Lee, and Y.S. Ho, "Generation of ROI Enhanced Depth Maps Using Stereoscopic Cameras and a Depth Camera," IEEE Transactions on Broadcasting, vol. 54, no. 4, pp. 732-740, Dec. 2008. 

    상세보기

  6. A. Wang, T. Qiu, and L. Shao, "A Simple Method of Radial Distortion Correction with Centre of Distortion Estimation," Journal of Mathematical Imaging and Vision, vol. 35, no. 3, pp. 165-172, July 2009. 

    상세보기

  7. J.H Cho, I.Y. Jang, S.M. Kim, and K.H. Lee, "Depth Image Processing Technique for Representing Human Actors in 3DTV Using Single Depth Camera," Proc. of 3DTV Conference, pp. 1-4, May 2007. 

  8. J. Zhu, L. Wang, R. Yang, and J. Davis, "Fusion of Time-of-Flight Depth and Stereo for High Accuracy Depth Maps," Proc. of IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, pp. 231-236, June 2008. 

  9. SR4000 data sheet, Mesa Imaging, 2010. 

  10. A. Frick, B. Bartczack and R. Koch, "3D-TV LDV Content Generation with a Hybrid TOF-Multi Camera Rig," Proc. of 3DTV Conference, pp. 1-4, June 2010. 

  11. Y.S. Kang and Y.S. Ho, "Disparity Map Generation for Color Image Using TOF Depth Camera," Proc. of 3DTV Conference, pp. 1-4, May 2011. 

  12. Q. Yang, K. Tan, B. Culbertson, and J. Apostolopoulos, "Fusion of Active and Passive Sensors for Fast 3D Capture," Proc. of IEEE International Workshop on Multimedia Signal Processing, pp. 1-6, Oct. 2010. 

  13. Y. Ho and Y. Kang, "Multi-view Depth Generation using Multi-Depth Camera System," Proc. of International Conference on 3D Systems and Applications, pp. 67-70, May 2010. 

  14. E. Lee and Y. Ho, "Generation of High-Quality Depth Maps Using Hybrid Camera System for 3-D Video," Journal of Visual Communication and Image Representation, vol. 22, issue 1, pp. 73-84, Jan. 2011. 

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