KR100251016B1 - 3차원 깊이데이타의 정보량 감소방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 형상 복원시간을 단축시키기 위하여 전송되는 깊이데이타의 수를 줄이기 위한 3차원 깊이데이타의 정보량 감소방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 방법은 거리측정기로부터 1프레임단위의 깊이데이타가 전송되면, 8연결도를 갖는 이웃점들이 존재하는 점들중 하나를 특정점으로 선택하는 단계; 선택된 특정점에 이웃하여 8연결도를 형성하는 점들의 깊이데이타를 각각 추출하는 단계; 추출단계에서 추출된 8개의 점들과 특정점을 이용하여 4개의 삼각형을 정의하는 단계; 정의된 4개의 삼각형 각각에 대한 평면근사를 수행하는 단계; 4개의 삼각형 각각에 대한 평면 근사오차를 구하는 단게; 구해진 평면 근사오차들중 최소의 평면 근사오차값을 검출하는 단계;최소의 평면 근사오차값과 소정의 허용오차를 비교하는 비교단계; 비교단계 수행결과, 최소의 평면 근사오차값이 상기 소정의 허용오차보다 크면 특정점에 대한 깊이데이타가 전송되도록 처리하는 단계; 비교단계 수행결과, 최소의 평면 근사오차값이 소정의 허용오차보다 크지 않으면 특정정의 깊이데이타를 폐기처리하는 단계; 1 프레임단위내에 8연결도를 갖는 이웃점들이 존재하는 모든 점들에 대해 특정점을 선택하는 단계부터 폐기처리하는 단계까지 반복 수행하는 단계를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

3차원 깊이데이타의 정보량 감소방법
본 발명은 3차원 깊이데이타(Depth Data)의 정보량 감소방법에 관한 것으로서, 특히, 8연결도(8-Connectivity)를 형성하는 이웃하는 점들과의 관계를 이용하여 전송되는 깊이데이타의 정보량을 감소하기 위한 3차원 깊이데이타의 정보량 감소방법에 관한 것이다.
잘알려진 바와 같이 깊이데이타는 3차원 거리측정기로부터 획득된 정보이다. 이 깊이데이타는 2차원 평면의 각 점(또는 픽셀)에 대한 깊이정보(또는 거리정보로서, 거리측정기와 해당 면과의 거리)로 이루어진 정보로서, 도 1에 도시된 바와 같은 격자구조의 형태로 배열된다.
이러한 깊이데이타는 3차원 공간좌표계로 표현되는 거리데이타(Range Data)로 변환되어 3차원 형상을 복원하는데 이용된다. 그러나 이 거리데이타의 3차원 공간좌표계인 (x, y, z)는 실수값을 가져야 하므로 다량의 정보가 발생되게 된다. 이러한 다량의 정보처리로 3차원 형상을 복원하는 시간이 많이 걸리게 되는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 결점을 개선하기 위하여 안출한 것으로서, 3차원 형상 복원시간을 단축시키기 위하여 전송되는 깊이데이타의 수를 줄이기 위한 3차원 깊이데이타의 정보량 감소방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 8연결도(8-Connectivity)를 갖는 깊이데이타에 대해 이웃한 8개의 점들을 이용한 평면근사로 폐기여부를 결정하여 전송되는 깊이데이타의 수를 줄이기 위한 3차원 깊이데이타의 정보량 감소방법을 제공하는데 있다.
상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 3차원 깊이데이타의 정보량 감소방법은, 3차원 거리측정기를 통해 획득된 깊이데이타를 이용하여 거리데이타를 생성하고, 소정의 대상물체에 대한 3차원 형상을 복원하는 시스템에 있어서, 거리측정기로부터 1프레임단위의 깊이데이타가 전송되면, 8연결도를 갖는 이웃점들이 존재하는 점들중 하나를 특정점으로 선택하는 단계; 선택된 특정점에 이웃하여 8연결도를 형성하는 점들의 깊이데이타를 각각 추출하는 단계; 추출단계에서 추출된 8개의 점들과 특정점을 이용하여 4개의 삼각형을 정의하는 단계; 정의된 4개의 삼각형 각각에 대한 평면근사를 수행하는 단계; 4개의 삼각형 각각에 대한 평면 근사오차를 구하는 단게; 구해진 평면 근사오차들중 최소의 평면 근사오차값을 검출하는 단계;최소의 평면 근사오차값과 소정의 허용오차를 비교하는 비교단계; 비교단계 수행결과, 최소의 평면 근사오차값이 상기 소정의 허용오차보다 크면 특정점에 대한 깊이데이타가 전송되도록 처리하는 단계; 비교단계 수행결과, 최소의 평면 근사오차값이 소정의 허용오차보다 크지 않으면 특정정의 깊이데이타를 폐기처리하는 단계; 1 프레임단위내에 8연결도를 갖는 이웃점들이 존재하는 모든 점들에 대해 특정점을 선택하는 단계부터 폐기처리하는 단계까지 반복 수행하는 단계를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 깊이데이타의 격자구조 예시도,
도 2는 본 발명에 따른 3차원 깊이데이타의 정보량 감소방법을 수행하기 위한 시스템 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 3차원 깊이데이타의 정보량 감소방법에 대한 흐름도,
도 4a는 8연결도에 대한 예시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100:거리 측정기 110:제 1 프로세서
120:제 2 프로세서
본 발명의 상술한 목적 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 시스템의 블럭도로서, 소정의 대상물체에 대한 3차원 거리를 측정하여 기존과 같은 구조의 깊이데이타를 제공하는 거리측정기(200), 거리측정기(200)로부터 프레임단위의 깊이데이타가 인가되면 본 발명에 따른 이웃한 점들을 이용한 평면 근사에 의해 전송량을 감소시킨 깊이데이타를 생성하는 제 1 프로세서(210), 제 1 프로세서(210)로부터 전송되는 깊이데이타에 대응되는 거리데이타를 추출하는 제 2 프로세서(220)로 구성된다.
도 3은 본 발명에 따른 3차원 깊이데이타의 정보량 감소방법에 대한 흐름도이고, 도 4a는 (x, y)위치에 존재하는 특정점과 해당 특정점에 대한 8연결도를 형성하는 이웃한 점들에 대한 예시도이고, 도 4b 내지 도 4e는 이웃한 점들을 이용하여 정의되는 4개의 삼각형에 대한 예시도이다.
그러면 도 1, 2 및 4를 참조하여 도 3에 도시된 본 발명에 따른 방법에 대한 동작을 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 거리측정기(200)는 카메라와 프로젝터(또는 레이저)와 같은 장치로 구성되어 임의의 대상물체에 대한 3차원 거리를 측정한 프레임단위의 깊이데이타를 출력한다. 출력되는 깊이데이타는 (x, y, d)로 구성되는데, 여기서 x, y는 격자구조상에서 해당 점의 좌표정보이고, d는 해당 점에 대한 거리측정기(200)와 대상물체간의 3차원 공간상에서의 거리정보가 된다. 출력된 깊이데이타는 제 1 프로세서(210)로 전송된다.
제 1 프로세서(210)는 거리측정기(200)로부터 1프레임에 해당되는 깊이데이타가 전송되면, 제 301 단계에서 제 302 단계로 진행되어 하나의 특정점을 선택한다. 즉, 거리측정기(200)로부터 전송되는 깊이데이타는 도 1에 도시된 바와 같은 격자구조의 형태로 1프레임에 포함되는 각 점의 정보를 전송하는데, 이들중 도 4a에 도시된 바와 같은 8연결도(8-Connectivity)의 이웃하는 점이 존재하는 조건을 만족하는 점들이 이 특정점의 대상이 된다. 따라서 도 1에 빗금친 영역에 포함되는 점들이 특정점으로 선택될 수 있는 점들이 된다. 제 1 프로세서(210)는 이 점들에 대해 2차원 좌표상에 놓인 순서대로 특정점을 선택하도록 운영된다. 즉, 처음에는 (x1, y1)의 위치에 놓인 점을 특정점으로 선택하고, 그 다음에는 (x2, y1)의 위치에 놓인 점을, 그 다음에는 (x3, y1)의 위치에 놓인 점을 특정점으로 선택한다.
이와 같은 방식으로 하나의 특정점이 선택되면, 제 303 단계로 진행되어 도 4a에 도시된 바와 같이 해당 특정점 (x, y)를 중심으로 8연결도를 이루는 이웃하는 점들((x-1, y-1), (x, y-1), (x+1, y-1), (x-1, y), (x-1, y+1), (x, y+1), (x+1, y+1), (x+1, y), (x+1, y), (x+1, y-1), (x, y-1))의 깊이데이타를 추출한다.
그 다음 제 304 단계로 진행되어 추출된 8개의 이웃하는 점들을 이용하여 도 4b 내지 도 4e에 도시된 바와 같이 4개의 삼각형을 정의한다.
그리고 제 305 단계로 진행되어 정의된 4개의 삼각형을 구성하는 점들중 해당 특정점 (x, y)를 제외한 5개의 점들의 깊이데이타를 이용하여 각 삼각형들에 대한 평면근사를 수행한다. 즉, 수학식 1과 같이 정의된 근사하고자 하는 평면식과 수학식 2와 같이 정의된 오차식에 각 삼각형별로 해당되는 5개의 점들의 깊이데이타를 적용하여 오차(e)를 최소화하는 계수 A, B, C, D를 검출한다.
Figure kpo00001
Figure kpo00002
그리고 제 306 단계로 진행되어 제 305 단계에서 구해진 A, B, C, D계수값과 해당 삼각형내의 상술한 5개의 점들의 깊이데이타를 수학식 2와 동일한 수학식 3에 적용하여 각 삼각형의 근사오차(e')를 구한다.
Figure kpo00003
4개의 삼각형에 대한 근사오차(e')가 모두 구해지면 제 307 단계로 진행되어 최소 근사오차(
Figure kpo00004
)를 검출한다. 그리고 제 308 단계로 진행되어 검출된 최소 근사오차를 수학식 4와 같이 허용오차
Figure kpo00005
와 비교한다. 여기서 허용오차
Figure kpo00006
는 삼각형을 이루는 해당 점들이 동일한 평면상에 존재하는 것으로 인정할 수 있을 정도의 값이 된다.
Figure kpo00007
비교결과, 최소 근사오차(
Figure kpo00008
)가 허용오차(
Figure kpo00009
)보다 크면 해당 특정점이 근사된 평면상에 존재하지 않는 정보이므로 판단하여 제 309 단계로 진행되어 해당 특정점에 대해 전송을 결정하고, 제 310 단계로 진행되어 대상이 되는 모든 점들에 대한 페기결정이 이루어졌는 지를 체크한다. 체크결과, 모든 특정점들에 대해 이루어진 경우에는 작업을 종료한다.
그러나 제 310 단계의 체크결과, 폐기결정처리를 하여야 할 특정점이 하나라도 존재하면 제 302 단계로 리턴되어 상술한 과정을 반복 수행한다. 이 때 특정점의 존재여부는 상술한 바와 같이 특정점에 대하여 순차적으로 선택이 이루어지므로 깊이데이타들의 위치정보로 제 1 프로세서(210)가 충분히 파악할 수 있다.
한편, 제 308 단계의 수행결과, 검출된 최소 근사오차(
Figure kpo00010
)가 허용오차(
Figure kpo00011
)보다 작거나 같으면 해당 특정점이 근사된 평면상에 존재하는 부가적인 정보이므로 판단하여 제 311 단계로 진행되어 최소 근사오차를 갖는 삼각형과 해당 특정점간의 거리(d')를 수학식 5에 의해 계산한다. 여기서 A, B, C, D계수는 제 305 단계에서 구해진 최적의 A, B, C, D계수값을 이용한다.
Figure kpo00012
그리고 제 312 단계로 진행되어 구해진 d'값이 원하는 오차범위내에 들어 있는 지를 체크하기 위하여 상술한 허용오차(
Figure kpo00013
)와 재차 비교한다. 비교결과, 거리(d')가 허용오차(
Figure kpo00014
)보다 크면 해당 특정점이 근사 평면상에 존재하지 않는 것으로 판단하여 제 309 단계로 진행되어 상술한 과정을 반복 수행한다.
그러나 거리 d'가 허용오차보다 작거나 같으면 해당 특정점(x, y)가 해당 근사평면상에 존재하는 부가적인 정보이므로 제 313 단계로 진행되어 해당 특정점에 대한 폐기를 결정하고, 제 310 단계로 진행되어 또 다른 특정점이 존재하는 지를 체크하고, 존재하는 경우에 제 302 단계로 리턴되어 상술한 바와 같이 동작된다.
이와 같은 동작에 의해 제 1 프로세서(210)는 도 1에 도시된 특정점 대상이 되는 점들중 폐기되지 않는 점들의 깊이데이타와 특정점 대상되지 않는 경계영역의 점들의 깊이데이타로 이루어진 깊이데이타를 생성한다. 생성된 깊이데이타는 제 2 프로세서(220)로 전송되고, 제 2 프로세서(220)는 인가되는 깊이데이타에 대하여 종전과 같은 방식으로 변환처리를 수행하여 대응되는 거리데이타를 생성한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 3차원 거리측정기로부터 구해진 깊이데이타중 8연결도의 조건에 해당되는 특정점의 이웃한 점들을 이용하여 해당 특정점에 대한 4개의 삼각형을 정의하고, 정의된 삼각형의 평면근사와 근사오차를 검출하여 해당 특정점이 근사된 평면상에 존재하는 지 여부를 판단하고, 근사된 평면에 존재하지 않는 특정점의 깊이데이타만을 전송하도록 구현함으로써, 깊이데이타에서 거리데이타(Range Data)로 변환시 처리속도를 향상시킬 수 있을 뿐아니라 거리데이타의 정보량도 줄어들어 이후의 처리과정의 속도 향상도 기대할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 실시예로서 설명되었으나 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어 상술한 실시예에서는 2개의 프로세서를 구비한 시스템에서 본 발명이 운영되는 경우를 예시하였으나 하나의 프로세서로 운영되는 시스템에도 적용이 가능하다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구의 범위에 의하여 정하여져야 한다.

Claims (4)

  1. 3차원 거리측정기를 통해 획득된 깊이데이타를 이용하여 거리데이타를 생성하고, 소정의 대상물체에 대한 3차원 형상을 복원하는 시스템에 있어서,
    상기 거리측정기로부터 1프레임단위의 상기 깊이데이타가 전송되면, 8연결도를 갖는 이웃점들이 존재하는 점들중 하나를 특정점으로 선택하는 단계;
    선택된 상기 특정점에 이웃하여 8연결도를 형성하는 점들의 깊이데이타를 각각 추출하는 단계;
    상기 추출단계에서 추출된 8개의 점들과 상기 특정점을 이용하여 4개의 삼각형을 정의하는 단계;
    상기 정의된 4개의 삼각형 각각에 대한 평면근사를 수행하는 단계;
    상기 4개의 삼각형 각각에 대한 평면 근사오차를 구하는 단게;
    구해진 상기 평면 근사오차들중 최소의 평면 근사오차값을 검출하는 단계;
    상기 최소의 평면 근사오차값과 소정의 허용오차를 비교하는 단계;
    상기 비교단계 수행결과, 상기 최소의 평면 근사오차값이 상기 소정의 허용오차보다 크면 상기 특정점에 대한 깊이데이타가 전송되도록 처리하는 단계;
    상기 비교단계 수행결과, 상기 최소의 평면 근사오차값이 상기 소정의 허용오차보다 크지 않으면 상기 특정점의 깊이데이타를 폐기처리하는 단계;
    상기 1 프레임단위내에 상기 8연결도를 갖는 이웃점들이 존재하는 모든 점들에 대해 상기 특정점을 선택하는 단계부터 상기 폐기처리하는 단계까지 반복 수행하는 단계를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 3차원 깊이데이타의 정보량 감소방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 평면근사 수행단계는 상기 4개의 삼각형 각각에 대한 평면근사식을 하기 식과 같이 정의하고,
    Ax+By+Cz+D=0
    근사된 평면에 대한 오차(e)는 하기 식과 같이 정의하여 각각 근사된 평면의 상기 오차(e)를 최소화하는 계수 A, B, C, D를 검출하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 깊이데이타의 정보량 감소방법.
    Figure kpo00015
  3. 3차원 거리측정기를 통해 획득된 깊이데이타를 이용하여 거리데이타를 생성하고, 소정의 대상물체에 대한 3차원 형상을 복원하는 시스템에 있어서,
    상기 거리측정기로부터 1프레임단위의 상기 깊이데이타가 전송되면, 8연결도를 갖는 이웃점들이 존재하는 점들중 하나를 특정점으로 선택하는 단계;
    선택된 상기 특정점에 이웃하여 8연결도를 형성하는 점들의 깊이데이타를 각각 추출하는 단계;
    상기 추출단계에서 추출된 8개의 점들과 상기 특정점을 이용하여 4개의 삼각형을 정의하는 단계;
    상기 정의된 4개의 삼각형 각각에 대한 평면근사를 수행하는 단계;
    상기 4개의 삼각형 각각에 대한 평면 근사오차를 구하는 단게;
    구해진 상기 평면 근사오차들중 최소의 평면 근사오차값을 검출하는 단계;
    상기 최소의 평면 근사오차값과 소정의 허용오차를 비교하는 제 1 비교단계;
    상기 제 1 비교단계 수행결과, 상기 최소의 평면 근사오차값이 상기 소정의 허용오차보다 크면 상기 특정점에 대한 깊이데이타가 전송되도록 처리하는 단계;
    상기 제 1 비교단계 수행결과, 상기 최소의 평면 근사오차값이 상기 소정의 허용오차보다 크지 않으면 상기 특정점의 깊이데이타를 이용하여 상기 최소의 평면 근사오차값을 갖는 삼각형과 상기 특정점간의 거리를 계산하는 단계;
    거리계산단계에서 계산된 거리정보와 상기 소정의 허용오차를 비교하는 제 2 비교단계;
    상기 제 2 비교단계 수행결과, 상기 거리정보가 상기 소정의 허용오차보다 크면 상기 특정점의 깊이데이타가 전송되도록 처리하는 단계;
    사익 제 2 비교단계 수행결과, 상기 거리정보가 상기 소정의 허용오차보다 크지 않으면 상기 특정점의 깊이데이타를 폐기처리하는 단계;
    상기 1 프레임단위내에 상기 8연결도를 갖는 이웃점들이 존재하는 모든 점들에 대해 상기 특정점을 선택하는 단계부터 상기 폐기처리하는 단계까지 반복 수행하는 단계를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 3차원 깊이데이타의 정보량 감소방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 평면근사 수행단계는 상기 4개의 삼각형 각각에 대한 평면근사식을 하기 식과 같이 정의하고,
    Ax+By+Cz+D=0
    근사된 평면에 대한 오차(e)는 하기 식과 같이 정의하여 각각 근사된 평면의 상기 오차(e)를 최소화하는 계수 A, B, C, D를 검출하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 깊이데이타의 정보량 감소방법.
    Figure kpo00016
KR1019970029512A 1997-06-30 1997-06-30 3차원 깊이데이타의 정보량 감소방법 KR100251016B1 (ko)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8610735B2 (en) 2010-04-12 2013-12-17 Samsung Display Co., Ltd. Image converting device and three dimensional image display device including the same

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