[논문]임의의 가상시점 홀로그램 서비스를 위한 중간시점 영상 및 디지털 홀로그램 생성

서영호; 이윤혁; 구자명; 김동욱

doi:10.6109/jkiice.2013.17.1.15

임의의 가상시점 홀로그램 서비스를 위한 중간시점 영상 및 디지털 홀로그램 생성
Intermediate View Image and its Digital Hologram Generation for an Virtual Arbitrary View-Point Hologram Service 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.17 no.1, 2013년, pp.15 - 31

서영호 (광운대학교) , 이윤혁 (광운대학교) , 구자명 (광운대학교) , 김동욱 (광운대학교)

초록
AI-Helper

본 논문은 최근 관심이 고조되고 있는 디지털 홀로그램의 시야각을 확보하기 위하여 시청자의 시점을 추적하여 그 시점에 해당하는 데이터를 생성하고, 이를 디지털 홀로그램으로 변환하는 방법을 제안한다. 이 방법은 제어하는 시야각의 맨 좌측과 맨 우측 시점에 대한 정보(깊이정보와 컬러 또는 명도정보)가 주어졌다고 가정한다. 이 방법은 주어진 좌, 우측의 깊이영상을 대상으로 스테레오 정합에 의해 단위 깊이 당 의사변위증분을 구하여 사용한다. 이를 이용하여 주어진 좌, 우측시점으로부터 원하는 가상시점의 정보를 생성하고, 그 결과의 두 영상을 결합하여 해당시점의 정보를 획득한다. 이 경우 발생하는 비폐색 영역을 정의하고 이를 채우는 방법을 제안한다. 이 방법을 구현하여 실험한 결과 생성한 중간 시점의 깊이영상과 RGB영상의 평균 화질은 각각 33.83[dB]과 29.5[dB]이었으며, 평균 수행속도는 프레임 당 250[ms]이었다. 또한 이 방법을 이용하여 시청자와 인터랙티브하게 디지털 홀로그램을 서비스하는 시스템의 프로토타입을 제안한다. 이 시스템에는 좌, 우 시점의 영상정보를 획득, 카메라 캘리브래이션과 영상보정, 중간시점 영상생성, 컴퓨터-생성홀로그램(computer-generated hologram, CGH) 생성 및 홀로그램 영상복원기능을 포함한다. 이 시스템은 LabView(R) 환경에서 구현되며, CGH생성과 홀로그램 영상 복원은 GPGPU로, 나머지는 소프트웨어로 구현한다. 구현결과 평균 수행 속도는 초당 약 5 프레임을 처리할 수 있는 속도이었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper proposes an intermediate image generation method for the viewer's view point by tracking the viewer's face, which is converted to a digital hologram. Its purpose is to increase the viewing angle of a digital hologram, which is gathering higher and higher interest these days. The method assumes that the image information for the leftmost and the rightmost view points within the viewing angle to be controlled are given. It uses a stereo-matching method between the leftmost and the rightmost depth images to obtain the pseudo-disparity increment per depth value. With this increment, the positional informations from both the leftmost view point and the rightmost view point are generated, which are blended to get the information at the wanted intermediate viewpoint. The occurrable dis-occlusion region in this case is defined and a inpainting method is proposed. The results from implementing and experimenting this method showed that the average image qualities of the generated depth and RGB image were 33.83[dB] and 29.5[dB], respectively, and the average execution time was 250[ms] per frame. Also, we propose a prototype system to service digital hologram interactively to the viewer by using the proposed intermediate view generation method. It includes the operations of data acquisition for the leftmost and the rightmost viewpoints, camera calibration and image rectification, intermediate view image generation, computer-generated hologram (CGH) generation, and reconstruction of the hologram image. This system is implemented in the LabView(R) environments, in which CGH generation and hologram image reconstruction are implemented with GPGPUs, while others are implemented in software. The implemented system showed the execution speed to process about 5 frames per second.

주제어

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	현재 3D 영상/비디오에 대해 시청자들이 가지는 불편함은 무엇인가?	이러한 현재의 방식에 대해 시청자들은 세 가지 정도의 불편함/불편감을 호소하고 있다[1][2]. 그 첫 번째가 안경을 착용하여야 하는 불편함이다. 현재 무안경 방식의 기술이 상당한 수준에 이르고 있으나, 뒤에 설명할 불편감이 무안경식의 경우 더욱 두드러지기 때문에 아직은 상용화에 적극적인 행보를 보이지 못하고 있다. 두 번째는 시청자의 움직임에 좌우 영상이 서로 교차하거나 각 눈의 초점에 맞지 않아 입체감을 제대로 느끼지 못하는 현상이다. 이 문제를 해결하기 위하여 다시점(multi-view) 또는 극초다시점(ultra multi-view), 궁극적으로는 오토스테레오스코피(auto-stereoscopy) 기술이 개발되고 있는데, 이들 또한 대부분 무안경 방식이라 동일한 문제점을 안고있으며, 과다한 전송데이터양의 문제까지갖고 있다. 마지막으로 두 시점의 영상을 양안에 강제 주입하는 방식으로 인한 시청자의 불편감이다. 이것은 일반적으로 사람이 사물을 볼 때와 조금 다른 메카니즘 때문에 발생하는 것으로 알려져 있으며, 심한 경우 현기증이나 혼절에 이르기도 한다. 이에 최근 시청자의 안전한 시청을 위해서 국제 표준화기구[3] 및 일본[4]에서 시청안정성을 위한 가이드라인을 발표한 바 있으며, 우리나라에서도 시청안전성을 위한 시청 및 콘텐츠 제작 가이드라인을 발표한 바 있다[5].
	홀로그램 기술은 무엇인가?	홀로그램은 1946년 Dennis Gabor가 발명한 이래 조용하지만 꾸준히, 주로 유럽, 미국, 일본에서 연구되어 왔다[6]. 홀로그램 기술은 공간상에 3D영상을 맺히는 기술이므로, 일반 사물을 보듯이 홀로그램 영상을 안경을 착용하지 않고 볼 수 있기 때문에 위에서 언급한 문제를 모두 해결할 수 있다.
	홀로그램의 한계점은 무엇인가?	최근 우리나라도 디지털 홀로그램에 대한 연구에 박차를 가하고 있으며, 2009년부터 정부의 연구개발과제도 시작되었다. 그러나 아직 홀로그램 영상의 크기와 해상도에 있어서 일반적인 디스플레이 수준에 이르지 못하고 있으며, 현재의 기술수준에 의한 영상의 시야각이 매우 좁다는 한계 때문에 홀로그램을 서비스하는 시스템에 대한 연구는 거의 진행되지 않고 있다. 그러나 [7]에서는 시청자의 눈을 추적하여 초점 근처의 작은 영역만 홀로그램 영상으로 하고 나머지는 2D영상을 보여주는 디스플레이 시스템을 개발하기도 하였다.

참고문헌 (22)

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용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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