KR101641406B1 - 스테레오 카메라 - Google Patents

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Abstract

스테레오 카메라가 제공된다. 본 발명에 따른 스테레오 카메라는, 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 컬러 채널을 포함하는 제 1 이미지 센서 및 그린 채널, 블루 채널과 적외선(Infrared-Ray;IR) 채널을 포함하는 제 2 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스테레오 카메라{STEREO CAMERA}
본 발명은 스테레오 카메라(stereo camera)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 적외선 채널(infrared filter)을 포함하는 스테레오 카메라에 관한 것이다.
일반적으로 3차원 영상을 표현하는 입체 화상은 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의하여 이루어지게 된다.
입체감의 중요한 요인은 사람의 두 눈이 약 65mm 정도 떨어져 있기 때문에 나타나게 되는 두 눈의 시차(parallax), 즉 양안 시차(parallax)라 할 수 있다.
따라서 좌우의 눈이 각각 서로 다른 2 차원 화상을 보게 되고, 이 두 화상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이를 서로 융합하여 본래의 3차원 영상의 깊이감과 실제감을 재생하게 되는데 이를 스테레오그라피(stereography)라 한다.
한편, 최근에는 전방에 있는 물체의 거리를 감지할 수 있는 스테레오 시각 시스템에 대한 연구가 진행되고 있다.
이러한 스테레오 시각 시스템은 투시 변환에 의해 3차원 공간을 2차원 공간으로 매핑 하는 스테레오 카메라 2대를 이용하며, 스테레오 카메라의 기하학적인 배치로부터 3차원 정보를 복구하게 된다.
도 1은 종래의 스테레오 카메라의 구조를 도시한 도면이다.
종래의 스테레오 카메라는 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 컬러(이하, ‘RGB’라 칭함) 패턴의 이미지 센서를 포함하는 좌, 우 카메라로 구성되어 있다.
이러한 RGB-RGB 방식의 스테레오 카메라는 기존의 단일 RGB 카메라에 비해 3차원 정보를 제공해줄 수 있지만, 한 대의 카메라를 추가적으로 이용하는 비용에 비하여 단지 3차원 정보만을 제공해주는 비효율적인 문제가 있었다.
이에, 최근 RGB-RGB 방식의 스테레오 카메라를 대체할 수 있는 방안으로 RGB-IR(Infrared Ray) 방식의 스테레오 카메라가 제안되었다.
도 2는 종래의 RGB-IR 방식의 스테레오 카메라의 구조를 도시한 도면이다.
종래의 RGB-IR 방식의 스테레오 카메라는 기존의 스테레오 카메라(RGB-RGB 방식)에서 얻을 수 있는 3차원 정보 외에 IR 카메라로부터 획득할 수 있는 일부 정보들을 활용할 수 있으나, RGB-IR 방식의 스테레오 카메라에서 3차원 정보를 획득하는 과정은 RGB 영상과 IR 영상의 매우 상이한 특성 때문에 매우 어렵고, 3차원 정보의 정확도가 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, RGB 영상으로부터 3차원 정보를 획득하면서 IR 영상으로부터 RGB 영상으로부터 얻을 수 없는 다양한 정보를 획득할 수 있는 RGB-IRGB(IRBR, IRGR) 방식의 스테레오 카메라를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테레오 카메라는 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 컬러 채널을 포함하는 제 1 이미지 센서 및 그린 채널, 블루 채널과 적외선(Infrared-Ray;IR) 채널을 포함하는 제 2 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에서, 상기 제 2 이미지 센서는 상기 제 2 이미지 센서에 N(1이상의 정수)개의 IR 채널이 존재할 때 M(1이상의 정수)개의 IR 채널과 (N-M)개의 레드 채널이 존재하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스테레오 카메라는, 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 컬러 채널을 포함하는 제 1 이미지 센서 및 레드 채널, 그린 채널, 블루 채널 중 적어도 하나의 채널과 적외선(Infrared-Ray;IR) 채널을 포함하는 제 2 이미지 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에서, 상기 제 2 이미지 센서는 상기 레드 채널, 블루 채널과 적외선 채널을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에서, 상기 제 2 이미지 센서는 상기 제 2 이미지 센서에 N(1이상의 정수)개의 IR 채널이 존재할 때 M(1이상의 정수)개의 IR 채널과 (N-M)개의 그린 채널이 존재하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에서, 상기 제 2 이미지 센서는 상기 레드 채널, 그린 채널과 적외선 채널을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에서, 상기 제 2 이미지 센서는 상기 제 2 이미지 센서에 N(1이상의 정수)개의 IR 채널이 존재할 때 M(1이상의 정수)개의 IR 채널과 (N-M)개의 블루 채널이 존재하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래의 RGB-IR 방식의 스테레오 카메라에서 구축하기 곤란한 3차원 정보를 용이하게 구축할 수 있다.
또한, 깊이 정보를 포함한 3차원 영상을 구현할 수 있으면서도 조명에 강인한 영상 감시, 조명에 강인한 차세대 사용자 인터페이스(User Interface), 물체 추적 장치에 적용할 수 있다.
또한, RGB센서를 활용할 수 있는 분야 및 IR 센서를 활용할 수 있는 분야 모두에 적용하는 등 다양한 컴퓨터 비전 응용 분야에 적용할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래의 스테레오 카메라의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 RGB-IR 방식의 스테레오 카메라의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테레오 카메라의 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스테레오 카메라의 구조를 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스테레오 카메라의 구조를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테레오 카메라의 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스테레오 카메라는 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 컬러 채널(이하, 각각을 ‘R 채널’, ‘G 채널’, ‘B 채널’이라 칭하도록 하며, 세 채널을 모두 지칭할 때 ‘RGB 채널’이라 칭함)을 가지는 이미지 센서(110)를 포함하는 제 1 카메라(100) 및 RGB 채널 중 R 채널 모두가 적외선(Infrared-Ray) 채널(이하, ‘IR 채널’이라 칭함)로 대체된 이미지 센서(210)를 포함하는 제 2 카메라(200)를 포함할 수 있다.
여기서, 제 1 카메라(100)와 제 2 카메라(200)의 각 이미지 센서(110, 210)는 가시광 성분을 그 대역에 따라 선택적으로 투과시키는 필터와 필터를 통해 투과된 광에 응답하여 전하를 생성하는 포토 다이오드를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 카메라(100)는 RGB 채널을 포함하는 이미지 센서(110)를 사용하며, 제 2 카메라(200)는 G 채널, B 채널, 그리고 IR 채널을 포함하는 이미지 센서(210)를 사용할 수 있다.
참고로, 제 1 카메라(100) 및 제 2 카메라(200)의 각 이미지 센서(110, 210)에 포함된 각 채널 수의 비율은 서로 동일할 수 있다.
예를 들어, 각 이미지 센서(110, 210)의 사이즈가 12X12인 경우, 제 1 카메라(100)의 이미지 센서(110)는 R 채널, G 채널 및 B 채널 각각 48개일 수 있으며, 제 2 카메라(200)의 이미지 센서(210)는 IR 채널, G 채널 및 B 채널 각각 48개일 수 있다.
물론, 제 1 카메라(100) 및 제 2 카메라(200)의 각 이미지 센서(110, 210)에 포함된 각 채널 수의 비율은 서로 다를 수도 있다.
G 채널 및 B 채널을 통해 보다 용이하게 제 1 카메라(100)와 스테레오 매칭을 수행할 수 있고, IR 채널을 통한 IR 영상으로부터 RGB 센서로부터 획득할 수 없는 생체 정보, 전경 정보, 초 저조도에서의 선명한 영상 정보 등을 획득할 수 있다.
즉, 본 발명의 스테레오 카메라는 RGB 영상으로부터 3차원 정보를 획득하면서 IR 영상으로부터 RGB 영상으로부터 얻을 수 없는 다양한 정보를 획득할 수 있다.
따라서, 본 발명의 스테레오 카메라는 3D 영화 분야 등에도 적용 가능하면서 특정 지역 및 침입자의 감시, 화재 감시 등의 감시 또는 방재 시스템 분야에도 적용될 수 있는 장점이 있다.
도 2와 같은 종래의 RGB-IR 방식의 스테레오 카메라에서는 3차원 정보를 구축할 수 없으나, 본 발명의 스테레오 카메라는 3차원 정보, 특히 깊이 정보를 포함한 3차원 영상을 구현할 수 있으면서도 조명에 강인한 영상 감시, 조명에 강인한 차세대 사용자 인터페이스(User Interface), 물체 추적 장치 등 다양한 컴퓨터 비전 응용 분야에 적용 가능하다.
즉, 본 발명의 스테레오 카메라는 종래의 RGB-RGB 스테레오 카메라 및 RGB-IR 스테레오 카메라를 더 우수한 성능을 가지면서 대체할 수 있다.
정리하면, 본 실시예의 스테레오 카메라는 하나의 이미지 센서(110)는 RGB 채널을 이용하고 다른 이미지 센서(210)는 IRGB 채널을 이용하며, 따라서 이미지 센서(110)를 RGB센서를 활용할 수 있는 분야 및 IR 센서를 활용할 수 있는 분야에 모두 적용할 수 있다.
특히, 본 발명은R 채널을 IR 채널로 대체하는 방식을 사용하므로, 스테레오 카메라의 사이즈도 증가되지 않는다.
이상, R 채널이 IR 채널로 대체된 경우를 설명하였으나, G 채널 또는 B 채널이 IR 채널로 대체될 수도 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 도 5 내지 도 8을 참조하여 후술하도록 한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스테레오 카메라의 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스테레오 카메라는 RGB 채널을 가지는 이미지 센서(110)를 포함하는 제 1 카메라(100) 및 RGB 채널 중 R 채널 일부가 IR 채널로 대체된 이미지 센서(210)를 포함하는 제 2 카메라(200)를 포함할 수 있다.
여기서, R 채널을 IR 채널로 대체하는 수를 표현한 상기 ‘일부’는 실시예에 따라 얼마든지 다양하게 설정될 수 있다.
예를 들어, 제 2 카메라(200)의 각 이미지 센서(210)에 포함된 각 채널 수의 비율은 서로 동일하고, 제 2 이미지 센서(210)에 N(1이상의 정수)개의 IR 채널이 존재할 때, 제 2 카메라(200)의 각 이미지 센서(210)에는 M(1이상의 정수)개의 IR 채널과 (N-M)개의 R 채널이 존재할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 카메라(200)의 이미지 센서(210) 중 G 채널과 B 채널, 그리고 일부의 R 채널을 통해 보다 용이하게 제 1 카메라(100)와 스테레오 매칭을 수행하여 3차원 정보를 획득할 수 있고, 일부의 R 채널을 대체한 IR 채널을 통해 IR 영상이 가지는 장점을 활용할 수 있다.
정리하면, 본 실시예의 스테레오 카메라 중 제 2 카메라(200)의 이미지 센서(210)는 R 채널들 중 일부는 유지하고 다른 R 채널을 IR 채널로 대체한다.
이 경우는, 이미지 센서(210)에도 R 채널이 존재하므로, 상기 스테레오 카메라가 더 정확한 3차원 정보를 획득할 수 있다.
즉, 사용 분야에 따라 상기 스테레오 카메라의 R 채널과 IR 채널의 비율을 다르게 설정할 수 있다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스테레오 카메라의 구조를 도시한 도면이다.
도 5는 RGB 채널을 가지는 이미지 센서(110)를 포함하는 제 1 카메라(100) 및 RGB 채널 중 G 채널 모두가 IR 채널로 대체된 이미지 센서(210)를 포함하는 제 2 카메라(200)를 포함하는 경우이며, 도 6은 RGB 채널 중 G 채널 일부가 IR 채널로 대체된 이미지 센서(210)를 포함하는 제 2 카메라(200)를 포함하는 경우이다.
여기서, G 채널을 IR 채널로 대체하는 수를 표현한 상기 ‘일부’는, 도 4를 참조하여 설명한 R 채널의 일부가 IR 채널로 대체되는 경우와 동일하게, 실시예에 따라 얼마든지 다양하게 설정될 수 있다.
예를 들어, 제 2 카메라(200)의 각 이미지 센서(210)에 포함된 각 채널 수의 비율은 서로 동일하고, 제 2 이미지 센서(210)에 N(1이상의 정수)개의 IR 채널이 존재할 때, 제 2 카메라(200)의 각 이미지 센서(210)에는 M(1이상의 정수)개의 IR 채널과 (N-M)개의 G 채널이 존재할 수 있다.
도 5의 경우, 제 2 카메라(200)의 이미지 센서(210) 중 R 채널과 B 채널, 그리고 IR 채널을 통해 보다 용이하게 제 1 카메라(100)와 스테레오 매칭을 수행하여 용이하게 3차원 정보를 획득할 수 있고, IR 채널을 통해 IR 영상이 가지는 장점을 활용할 수 있다.
또한 도 6의 경우, 제 2 카메라(200)의 이미지 센서(210) 중 R 채널과 B 채널, 그리고 G 채널의 일부를 대체한 IR 채널을 통해 보다 용이하게 제 1 카메라(100)와 스테레오 매칭을 수행하여 용이하게 3차원 정보를 획득할 수 있고, 일부의 IR 채널을 통해 IR 영상이 가지는 장점을 활용할 수 있다.
도 7 및 도 8은 RGB 채널을 가지는 이미지 센서(110)를 포함하는 제 1 카메라(100) 및 RGB 채널 중 B 채널 모두가 IR 채널로 대체된 이미지 센서(210)를 포함하는 제 2 카메라(200)를 포함하는 경우이며, 도 6은 RGB 채널 중 B 채널 일부가 IR 채널로 대체된 이미지 센서(210)를 포함하는 제 2 카메라(200)를 포함하는 경우이다.
여기서, B 채널을 IR 채널로 대체하는 수를 표현한 상기 ‘일부’는, 도 4를 참조하여 설명한 R 채널의 일부가 IR 채널로 대체되는 경우와 동일하게, 실시예에 따라 얼마든지 다양하게 설정될 수 있다.
예를 들어, 제 2 카메라(200)의 각 이미지 센서(210)에 포함된 각 채널 수의 비율은 서로 동일하고, 제 2 이미지 센서(210)에 N(1이상의 정수)개의 IR 채널이 존재할 때, 제 2 카메라(200)의 각 이미지 센서(210)에는 M(1이상의 정수)개의 IR 채널과 (N-M)개의 B 채널이 존재할 수 있다.
도 7 및 도 8의 경우 역시, 제 2 카메라(200)의 이미지 센서(210) 중 R 채널, G 채널, IR 채널 또는, R 채널과 G 채널, B 채널 일부, 그리고 일부 IR 채널을 통해 보다 용이하게 제 1 카메라(100)와 스테레오 매칭을 수행하여 용이하게 3차원 정보를 획득할 수 있고, 일부의 IR 채널을 통해 IR 영상이 가지는 장점을 활용할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 제 1 카메라
110 : 이미지 센서
200 : 제 2 카메라
210 : 이미지 센서

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 제1카메라; 및
    상기 제1카메라와의 스테레오 매칭을 위한 제2카메라를 포함하며,
    상기 제1카메라는 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 컬러 채널을 포함하는 제 1 이미지 센서를 포함하며,
    상기 제2카메라는 레드 채널, 그린 채널, 블루 채널 중 적어도 하나의 채널과 적외선(Infrared-Ray;IR) 채널을 포함하는 제 2 이미지 센서를 포함하며,
    상기 스테레오 매칭은 상기 컬러 채널을 통해 수행되며,
    상기 적외선 채널을 통해 적외선(IR) 영상이 제공되는 것을 특징으로 하는 스테레오 카메라.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 이미지 센서는,
    상기 레드 채널, 블루 채널과 적외선 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테레오 카메라.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 이미지 센서는,
    상기 제 2 이미지 센서에 N(1이상의 정수)개의 IR 채널이 존재할 때 M(1이상의 정수)개의 IR 채널과 (N-M)개의 그린 채널이 존재하는 것을 특징으로 하는 스테레오 카메라.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 이미지 센서는,
    상기 레드 채널, 그린 채널과 적외선 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테레오 카메라.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 이미지 센서는,
    상기 제 2 이미지 센서에 N(1이상의 정수)개의 IR 채널이 존재할 때 M(1이상의 정수)개의 IR 채널과 (N-M)개의 블루 채널이 존재하는 것을 특징으로 하는 스테레오 카메라.
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