KR20090010775A - Method for reproducing hologram of 3d image picked-up by integral imaging scheme and apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3차원 영상의 홀로그램 재생 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 집적 영상 방식에 의해 얻어진 3차원 영상을 홀로그램 기법을 이용하여 재생하는 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for reproducing holograms of three-dimensional images, and more particularly, to a method and apparatus for reproducing three-dimensional images obtained by an integrated image method using a hologram technique.
최근 3차원 영상과 영상 재생 기술에 관한 연구들이 활발히 이루어지고, 이는 시각 정보의 수준을 한 차원 높여주는 새로운 개념의 실감 영상 미디어로서 차세대 디스플레이를 주도하게 될 것으로 예상되고 있다. 이에 따른 국내외 학계와 산업계를 중심으로 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한, 3차원 영상은 2차원 영상 보다 실감 있고 자연스러우며 보다 인간이 느끼는 현실에 가까워 3차원 영상에 대한 수요가 증가하고 있다.Recently, researches on 3D image and image reproduction technology have been actively conducted, and it is expected to lead the next generation display as a new concept of realistic image media that raises the level of visual information. As a result, research is being actively conducted in domestic and foreign academia and industry. In addition, the demand for 3D images is increasing because 3D images are more realistic, natural, and closer to the reality that humans feel.
3차원 영상 재생 기술은 관측자에게 평면 이미지가 아니라 입체감 있고 실감 있는 3차원 입체 영상을 느낄 수 있도록 입체 영상을 표시하는 기술이다. 현재 3차원 입체 영상을 재생하기 위한 방법에는 스테레오스코피(stereoscopy), 홀로그래피 (holography), 집적 영상(integral imaging) 방식 등 여러 가지 기술이 연구 개발되고 있다. 3D image reproduction technology is a technology for displaying a stereoscopic image so that the viewer can feel a three-dimensional and realistic three-dimensional stereoscopic image, not a planar image. Currently, various techniques such as stereoscopy, holography, and integrated imaging are being researched and developed to reproduce 3D stereoscopic images.
스테레오스코피 방식은 인간 시각 시스템(human visual system)을 모방한 방식이다. 스테레오스코피 방식은 좌·우 양쪽 눈에 대응되는 영상을 구분하여 각각 입력시키는 방식이다. Stereoscopy is a model that mimics the human visual system. In the stereoscopic method, images corresponding to both left and right eyes are distinguished and inputted respectively.
즉, 스테레오스코피 방식은 영상을 좌안시 영상과 우안시 영상으로 분리한 후 편광 액정판으로 된 안경을 장착한 관측자의 좌안과 우안으로 각각 입사시켜 입체 영상을 느끼게 하는 방식이다. 스테레오스코피 방식은 좌·우 영상을 이용하여 스테레오 시차를 통해 입체감을 느끼게 하는 가장 단순한 구조의 방식이다. In other words, the stereoscopic method divides an image into a left eye image and a right eye image, and then enters the left and right eyes of an observer wearing glasses made of polarized liquid crystal plates, respectively, to make a stereoscopic image. The stereoscopic method is the simplest structure that makes a stereoscopic sense through stereo parallax using left and right images.
그러나 스테레오스코피 방식은 일반적으로 수평시차로 제한된다. 또한, 스테레오스코피 방식은 양안에 들어오는 두 영상의 시차와 인간의 초점 기능 사이의 차이에 의해 어지러움 및 눈의 피로감을 느끼게 한다. 따라서 스테레오스코피 방식은 장시간의 입체 영상 재생 시스템으로써 사용이 크게 제한되고 있다. However, stereoscopic methods are generally limited to horizontal parallax. In addition, the stereoscopic method causes dizziness and eye strain due to the difference between the parallax of two images coming into both eyes and the focus function of a human. Therefore, the stereoscopic method has been greatly limited in use as a long time stereoscopic image reproducing system.
홀로그래피 방식은 홀로그래피에 광원을 비추면 관측자는 홀로그래피의 전면으로부터 일정한 거리를 두고 떨어져 홀로그래피를 바라보면서 허상의 입체 영상을 관측하게 되는 방식이다. In the holography method, when a light source is illuminated on the holography, an observer observes a virtual image of the virtual image while looking at the holography at a certain distance from the front of the holography.
홀로그래피 방식은 레이저를 이용하여 제작한 홀로그래피를 관측시 특수 안경을 장착하지 않고도 실물과 똑같은 입체 영상을 느낄 수 있는 방식이다. 따라서 홀로그래피 방식은 입체감이 뛰어나며 인간이 피로감이 없이 3차원 영상을 느끼는 가장 이상적인 방식이라고 알려져 있다.The holography method is a method of observing holography produced using a laser, and it is possible to feel the same stereoscopic image as the real one without wearing special glasses. Therefore, the holography method is known to be the most ideal way to feel the three-dimensional image without the fatigue and excellent stereoscopic feeling.
그러나 홀로그래피 방식은 암실에서 레이저를 이용하여 홀로그램을 합성해야 할 뿐만 아니라 사용하는 광원이 제한적이고 먼 거리의 객체를 표현하는데 문제점을 가지고 있다. 또한, 홀로그래피 방식은 기존 방식의 과도한 정보량으로 인하여 실시간적 전송 및 영상 재생이 어려워 실질적인 응용이 크게 제한되고 있다. However, the holography method not only has to synthesize holograms using a laser in a dark room, but also has a problem in that the light source used is limited and expresses a long distance object. In addition, the holography method is difficult to real-time transmission and image playback due to the excessive amount of information of the conventional method is substantially limited in practical applications.
한편, 집적 영상 방식은 립만(Lippmann)에 의해 1908년에 처음 제안되었다. 일반적으로 집적 영상 기술은 크게 영상 획득 단계(픽업)와 영상 재생 단계로 나뉘어 진다. Meanwhile, the integrated imaging method was first proposed in 1908 by Lippmann. In general, integrated image technology is largely divided into an image acquisition step (pickup) and an image reproduction step.
영상 획득 단계(픽업)는 이미지 센서와 같은 2차원 감지기와 렌즈 어레이로 구성되며, 이때 3차원 객체는 렌즈 어레이 앞에 위치한다. 그러면 3차원 객체의 다양한 영상정보들이 렌즈 어레이를 통과한 후 2차원 감지기에 저장된다. The image acquisition step (pickup) consists of a two-dimensional sensor such as an image sensor and a lens array, wherein the three-dimensional object is located in front of the lens array. Various image information of the 3D object is then passed through the lens array and stored in the 2D detector.
이때 저장된 영상은 요소 영상으로서 3차원 재생을 위해 이용된다. 이후 집적 영상 기술의 영상 재생 단계는 영상 획득 단계(픽업)의 역과정으로, 액정 표시 시스템과 같은 영상 재생 시스템과 렌즈 어레이로 구성된다. 여기서, 영상 획득 과정(픽업)에서 얻은 요소 영상은 영상 재생 시스템에 표시되고, 요소 영상의 영상 정보는 렌즈 어레이를 통과하여 공간상에 3차원 영상으로 재생되게 된다.At this time, the stored image is used for 3D reproduction as an element image. The image reproduction step of the integrated image technology is a reverse process of the image acquisition step (pickup), and includes an image reproduction system such as a liquid crystal display system and a lens array. Here, the element image obtained in the image acquisition process (pickup) is displayed on the image reproducing system, and the image information of the element image passes through the lens array to be reproduced as a 3D image in space.
집적 영상을 복원하는 방식에는 광학적 집적 영상 복원 방식과 컴퓨터적 집적 영상 복원 방식이 있다. 광학적 집적 영상 복원 방식은 회절과 수차 등과 같은 광학적 장치의 물리적인 제한에 의해 야기된 요소 영상들간의 불충분한 오버랩과 디스플레이 된 3차원 영상의 저하된 화질로 인해 저해상도의 3차원 영상이 디스플레이 되는 문제점을 가지고 있다. 이러한 결점을 보완하기 위해 기하광학의 디지털 시뮬레이션을 통하여 컴퓨터로 3차원 영상을 복원할 수 있는 컴퓨터적 집적 영상 복원 방식이 있다.The integrated image restoration method includes an optical integrated image restoration method and a computer integrated image restoration method. The optically integrated image reconstruction method has a problem that low-resolution three-dimensional images are displayed due to insufficient overlap between element images caused by physical limitations of optical devices such as diffraction and aberration and degraded image quality of the displayed three-dimensional image. Have. In order to make up for the shortcomings, there is a computer integrated image restoration method that can restore 3D images to a computer through digital simulation of geometric optics.
집적 영상 방식은 자연광을 이용하고 간단한 시스템만으로 3차원 영상을 획득 및 복원 할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 3차원 영상 복원할 때에는 렌즈릿 어레이를 사용하여야만 하고 이로 인해 시야각이 제한되고 해상도가 저하되는 문제점이 있다. 또한, 집적 영상 방식을 이용하여 영상 획득 하고, 이를 깊이별로 복원하는 컴퓨터적 집적 영상 복원 방식을 이용하기 때문에 깊이의 샘플링에 문제가 생기고 정보의 양이 과다하게 된다. Integrated imaging has the advantage of using natural light and acquiring and reconstructing three-dimensional images using a simple system. However, when reconstructing the 3D image, the lenslet array must be used, which causes a problem in that the viewing angle is limited and the resolution is deteriorated. In addition, since a computer integrated image restoration method of acquiring an image using an integrated image method and reconstructing the image by depth is problematic, sampling of depth occurs and the amount of information becomes excessive.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해서 집적 영상 방식을 이용하여 3차원 정보를 획득한 후에 이를 홀로그램적인 방법으로 디스플레이 할 수 있는 집적 영상 방식에 의해 얻어진 3차원 영상을 홀로그램 기법을 이용하여 재생하는 방법 및 장치를 제시한다.In order to solve the above-mentioned problems, a method of reproducing a three-dimensional image obtained by using an integrated image method capable of obtaining three-dimensional information using an integrated image method and displaying the same by a holographic method using a hologram method And a device.
또한, 본 발명은 홀로그램 패턴을 얻기 위해 레이저를 이용하여 암실에서 촬영을 하는 문제점을 해결하기 위해서 집적 영상 방식에 의해 얻어진 3차원 영상을 홀로그램 기법을 이용하여 재생하는 방법 및 장치를 제시한다. In addition, the present invention provides a method and apparatus for reproducing a three-dimensional image obtained by the integrated image method using the hologram technique to solve the problem of taking a picture in the dark room using a laser to obtain a hologram pattern.
또한, 본 발명은 집적 영상 방식에서 시야각과 해상도가 저해되는 문제점을 해결하기 위해서 집적 영상 방식에 의해 얻어진 3차원 영상을 홀로그램 기법을 이용하여 재생하는 방법 및 장치를 제시한다. In addition, the present invention provides a method and apparatus for reproducing a three-dimensional image obtained by the integrated image method using a hologram technique in order to solve the problem that the viewing angle and resolution is hindered in the integrated image method.
본 발명이 제시하는 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems presented by the present invention will be easily understood through the following description.
본 발명의 일 측면에 따르면, 3차원 영상의 홀로그램을 재생하는 방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, a method for reproducing a hologram of a 3D image is provided.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 3차원 영상을 홀로그램으로 재생하는 방법에 있어서, 3차원 객체로부터 렌즈 어레이를 통하여 서로 다른 시차를 가지는 요소 영상을 획득하는 단계; 상기 획득된 요소 영상을 이루는 복수의 픽셀을 재배열하여 서브 이미지로 변환하는 단계; 상기 변환된 서브 이미지를 홀로그램 패턴으로 생성하는 단계; 및 상기 생성된 홀로그램 패턴을 공간상에 재생하는 단계를 포함하는 집적 영상 방식에 의해 얻어진 3차원 영상을 홀로그램 기법을 이용하여 재생하는 방법이 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention, a method of reproducing a 3D image as a hologram, the method comprising: obtaining element images having different parallaxes from a 3D object through a lens array; Rearranging and converting the plurality of pixels constituting the obtained element image into a sub image; Generating the converted sub-image into a hologram pattern; And a method of reproducing a 3D image obtained by an integrated image method using a hologram technique, including reproducing the generated hologram pattern in a space.
또한, 상기 획득된 요소 영상을 서브 이미지로 변환하는 단계는, 상기 획득된 요소 영상의 동일 좌표에 대응하는 각각의 픽셀을 모아 재배열하여 서브 이미지로 변환하는 단계인 3차원 영상의 홀로그램을 재생하는 방법이 제공된다.The converting of the acquired element image into the sub-image may include collecting and rearranging each pixel corresponding to the same coordinate of the obtained element image to convert the element image into a sub-image to reproduce the hologram of the 3D image. A method is provided.
또한, 상기 서브 이미지는 상기 동일 좌표에 대응하는 픽셀이 획득된 요소 영상의 위치에 상응하여 순서대로 배열되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 홀로그램을 재생하는 방법이 제공된다.In addition, the sub-image is provided with a method for reproducing the hologram of the three-dimensional image, characterized in that the pixels corresponding to the same coordinates are arranged in order corresponding to the position of the element image obtained.
또한, 상기 서브 이미지는 상기 획득된 요소 영상의 동일 좌표에 대응하는 각각의 픽셀을 모아 재배열한 변환된 요소 영상의 배열인 서브 이미지 배열을 소정의 영역으로 분할하여 생성된 서브 이미지인 3차원 영상의 홀로그램을 재생하는 방법이 제공된다.In addition, the sub-image is a sub-image generated by dividing a sub-image array, which is an array of transformed element images obtained by rearranging and rearranging respective pixels corresponding to the same coordinates of the obtained element image, into a predetermined region. A method of playing a hologram is provided.
또한, 상기 공간상에 재생하는 단계는, 상기 생성된 홀로그램 패턴이 소정의 영역에 상응하여 복수로 나열된 홀로그램 패턴 배열을 공간상에 재생하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 홀로그램을 재생하는 방법이 제공된다.In the reproducing on the space, a method of reproducing a hologram of a 3D image may include reproducing a hologram pattern array in which a plurality of generated hologram patterns correspond to a predetermined area in a space. do.
본 발명의 일 측면에 따르면, 3차원 영상의 홀로그램을 재생하는 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, an apparatus for reproducing a hologram of a 3D image is provided.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 집적 영상 방식을 이용하여 3차원 객체로부터 렌즈 어레이를 통하여 서로 다른 시차를 가지는 요소 영상을 획득하는 영상 획득부; 상기 획득된 요소 영상을 이루는 복수의 픽셀을 재배열하여 서브 이미지로 변환하는 영상 재배열부; 및 상기 변환된 서브 이미지를 홀로그램 패턴으로 생성하는 홀로그램 패턴 생성부; 를 포함하는 3차원 영상의 홀로그램 재생 장치 가 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention, an image acquisition unit for acquiring elementary images having different parallaxes from a three-dimensional object through a lens array using an integrated image method; An image rearrangement unit rearranging a plurality of pixels constituting the obtained element image and converting the plurality of pixels into sub images; And a hologram pattern generator configured to generate the converted sub image as a hologram pattern. Provided is a hologram reproducing apparatus of a 3D image including a.
또한, 상기 생성된 홀로그램 패턴을 공간상에 재생하는 영상 재생부를 더 포함하는 3차원 영상의 홀로그램 재생 장치가 제공된다.In addition, there is provided a hologram reproducing apparatus of a three-dimensional image further comprising an image reproducing unit for reproducing the generated hologram pattern in space.
또한, 상기 영상 재생부는 상기 생성된 홀로그램 패턴이 소정의 영역에 상응하여 복수로 나열된 홀로그램 패턴 배열을 공간상에 재생하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 홀로그램 재생 장치가 제공된다.Also, the image reproducing unit is provided with a hologram reproducing apparatus of a 3D image, wherein the generated hologram pattern reproduces a plurality of hologram pattern arrays arranged in correspondence to a predetermined region in a space.
또한, 상기 영상 재배열부는 상기 획득된 요소 영상의 동일 좌표에 대응하는 각각의 픽셀을 모아 재배열하여 서브 이미지로 변환하는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 홀로그램을 재생하는 장치가 제공된다.In addition, the image rearranging unit is provided with a device for reproducing the hologram of the three-dimensional image, characterized in that to collect each pixel corresponding to the same coordinates of the obtained element image, rearranged and converted into a sub-image.
또한, 상기 서브 이미지는 상기 동일 좌표에 대응하는 픽셀이 획득된 요소 영상의 위치에 상응하여 순서대로 배열되는 것을 특징으로 하는 3차원 영상의 홀로그램을 재생하는 장치가 제공된다.In addition, the sub-image is provided with a device for reproducing the hologram of the three-dimensional image, characterized in that the pixels corresponding to the same coordinates are arranged in order corresponding to the position of the element image obtained.
또한, 상기 서브 이미지는 상기 획득된 요소 영상의 동일 좌표에 대응하는 각각의 픽셀을 모아 재배열한 변환된 요소 영상의 배열인 서브 이미지 배열을 소정의 영역으로 분할하여 생성된 서브 이미지인 3차원 영상의 홀로그램 재생 장치가 제공된다.In addition, the sub-image is a sub-image generated by dividing a sub-image array, which is an array of transformed element images obtained by rearranging and rearranging respective pixels corresponding to the same coordinates of the obtained element image, into a predetermined region. A hologram reproducing apparatus is provided.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 집적 영상 방식에 의해 얻어진 3차원 영상의 홀로그램 재생 방법 및 장치는 홀로그램 방식과 집적 영상 방식을 이용한 디스플레이 방식의 단점을 극복하고 집적 영상 방식을 이용하여 3차원 정보를 획득한 후에 이를 홀로그램적인 방법으로 디스플레이 할 수 있다.As described above, the method and apparatus for reproducing a 3D image obtained by the integrated image method according to the present invention overcomes the disadvantages of the display method using the hologram method and the integrated image method and acquires 3D information using the integrated image method. You can then display it in a holographic way.
또한, 본 발명에 따른 집적 영상 방식에 의해 얻어진 3차원 영상의 홀로그램 재생 방법 및 장치는 집적 영상 방식을 이용하여 3차원 물체의 정보를 획득한 후에 이를 홀로그램적인 방법으로 디스플레이 함으로써, 보다 실재감 있게 3차원 물체를 복원할 수 있다.In addition, the holographic reproduction method and apparatus for a three-dimensional image obtained by the integrated image method according to the present invention obtains the information of the three-dimensional object by using the integrated image method, and then displays it in a holographic manner, thereby more realistically three-dimensional You can restore the object.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. The term and / or includes a combination of a plurality of related items or any item of a plurality of related items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이 다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한 다. In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components regardless of reference numerals will be given the same reference numerals and duplicate description thereof will be omitted. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 영상의 홀로그램을 재생하는 순서도이다.1 is a flowchart of reproducing a hologram of a 3D image according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 집적 영상 방식에 의해 얻어진 3차원 영상을 홀로그램 기법을 이용하여 재생하는 방법은 크게 4단계로 구분될 수 있다. The method of reproducing the 3D image obtained by the integrated image method using the hologram method according to an exemplary embodiment of the present invention may be largely divided into four steps.
본 발명의 실시예에 따르면, 요소 영상 픽업 단계에서는 집적 영상 방식을 이용하여 3차원 객체로부터 렌즈 어레이를 통하여 서로 다른 시차를 가지는 요소 영상을 픽업한다(S100). 픽업 과정에서 3차원 물체에 대한 빛의 세기와 방향의 정보는 렌즈 어레이를 통하여 기록된다. 렌즈 어레이를 통해 얻어진 3차원 물체에 대한 정보는 CCD 카메라를 통하여 기록된다. CCD 카메라를 통하여 기록된 정보는 3차원 물체에 대한 서로 다른 시점에서의 2차원적인 요소 영상을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, in the element image pickup step, element images having different parallaxes are picked up from the 3D object through the lens array by using the integrated image method (S100). In the pickup process, information on the light intensity and direction of the three-dimensional object is recorded through the lens array. Information about the three-dimensional object obtained through the lens array is recorded by the CCD camera. The information recorded by the CCD camera includes two-dimensional elemental images at different viewpoints for the three-dimensional object.
집적 영상 방식을 이용하여 픽업된 요소 영상은 재배열 과정을 통하여 서브 이미지로 변환된다(S110). 픽업된 각각의 요소 영상을 나타내는 복수의 픽셀은 동일 좌표의 픽셀끼리 재배열되어 서브 이미지로 변환된다. 서브 이미지에 대해서는 도 5에서 자세히 설명한다. The element image picked up using the integrated image method is converted into a sub image through a rearrangement process (S110). A plurality of pixels representing each element image picked up is rearranged and converted into sub-images. The sub image will be described in detail with reference to FIG. 5.
변환된 각각의 서브 이미지는 각 픽셀의 좌표 값과 세기 값에 의해 홀로그램 패턴으로 생성된다(S120). Each converted sub-image is generated as a hologram pattern by the coordinate value and the intensity value of each pixel (S120).
홀로그램 패턴의 계산은 프레넬 회절 계산을 통해 얻어질 수 있다. 프레넬 회절은 빛의 회절 종류의 하나로, 광원이 회절면에 가까이 있는 경우 회절양상이 복잡한 양상을 띄게 되는 회절을 칭한다. 프레넬 회절에 의한 패턴의 계산은 본 발명의 출원시 이미 공지된 기술이므로 본 발명의 이해와 설명의 편의를 도모하기 위하여, 본 발명의 요지와 관련이 없는 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다. The calculation of the hologram pattern can be obtained through Fresnel diffraction calculations. Fresnel diffraction is a type of diffraction of light, and refers to a diffraction in which the diffraction pattern becomes complicated when the light source is close to the diffraction surface. Since the calculation of the pattern by Fresnel diffraction is a technique already known at the time of filing the present invention, in order to facilitate the understanding and explanation of the present invention, detailed description of parts not related to the gist of the present invention will be omitted.
컴퓨터적으로 생성한 홀로그램(Computer Generated Hologram)은 각 픽셀의 좌표 값과 세기 값에 의해 생성된다. 즉, 홀로그램에 기록된 간섭무늬의 형태는 컴퓨터에 의해 계산이 가능하다. 파면의 간격이 시간과 공간에 걸쳐 일정하게 유지되는 광이 어떤 형태를 가진 물체에 부딪쳐 반사될 때는 그 반사된 광의 파면은 물체의 형태에 비례하여 달라진다. 즉 파면의 위상 변화가 물체의 형상에 따라 변화한다. 컴퓨터 생성 홀로그램은 이러한 물체의 형상에 따라 변화하는 파면의 위상을 기하광학적인 방법으로 계산하는 것에 의해 얻어진다.Computer generated holograms are generated by the coordinate and intensity values of each pixel. That is, the shape of the interference fringe recorded on the hologram can be calculated by a computer. When light whose spacing is kept constant over time and space strikes and reflects on an object of a shape, the wavefront of the reflected light varies in proportion to the shape of the object. That is, the phase change of the wavefront changes according to the shape of the object. Computer-generated holograms are obtained by calculating geometric optical methods for the phase of a wavefront that changes with the shape of such an object.
생성된 각각의 홀로그램 패턴은 복원 과정을 통해 홀로그램으로 재생된다(S130). 저장된 영상을 다시 재현하려면 기록할 때 사용된 광선을 다시 스크린에 투영시켜서 재생할 수 있다. 이러한 홀로그램이 기존의 사진과 다른 점은 저장시와 재생시에 같은 광선을 이용하고, 3차원 영상으로 재현된다는 점이다. 홀로그램은 물체광의 강도만을 저장하는 2차원 사진과 달리 그 빛의 방향까지 기록하기 때문에 3차원 영상을 볼 수 있다.Each generated hologram pattern is reproduced as a hologram through a restoration process (S130). If you want to reproduce the stored image, you can play it back by projecting the rays used in recording. This hologram differs from the existing photographs in that it uses the same light beam during storage and reproduction, and is reproduced as a three-dimensional image. Unlike a two-dimensional photograph that only stores the intensity of the object light, the hologram also records the direction of the light so that the three-dimensional image can be viewed.
즉, 본 발명에서는 집적 영상 방식을 이용하여 3차원 객체의 요소 영상을 생성한 후에 이 요소 영상을 서브 이미지 배열로 변환하고, 서브 이미지 배열을 분할 하여 각각의 홀로그램 패턴을 생성하고, 각각의 패턴들을 전체 홀로그램 패턴 형태에 맞추어 재배열하고 홀로그램 기술을 이용하여 복원하여 3차원 영상을 재생하는 방법을 제안한다.That is, in the present invention, after generating an element image of a 3D object by using an integrated image method, the element image is converted into a sub image array, and the sub image array is divided to generate respective hologram patterns, and the respective patterns are generated. The present invention proposes a method of reproducing a 3D image by rearranging and reconstructing it according to the holographic pattern shape by using a hologram technique.
위에서는 본 발명의 실시예에 따른 일반적인 처리 절차를 설명하였다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 영상의 홀로그램을 재생하는 방법 및 장치를 적용한 실험에 대하여 실험 조건 및 실험 데이터를 구체적으로 설명하도록 한다. In the above, a general treatment procedure according to an embodiment of the present invention has been described. Hereinafter, experimental conditions and experimental data will be described in detail with respect to an experiment to which a method and apparatus for reproducing a hologram of a 3D image according to an exemplary embodiment of the present invention are applied.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 집적 영상 방식을 이용하여 요소 영상을 픽업하는 과정을 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a process of picking up an element image using an integrated image method according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2를 살펴보면, 집적 영상은 픽업 단계(200) 및 재생 단계(250)를 포함한다. 2, the integrated image includes a
픽업 단계(200)는, 3차원 객체(210)로부터 복수개의 기본 렌즈(214)를 포함하는 렌즈 어레이(216)를 이용하여 각 기본 렌즈(214)의 위치에 대해 다른 시차를 가지는 요소 영상을 획득하는 단계이다. 여기서, 다른 시차를 가지는 요소 영상은 3차원 객체(210)의 서로 다른 시점으로부터 획득된 영상을 의미한다.The pick-up
픽업 단계(200)에서는 3차원 객체(210)로부터 서로 다른 시차를 가지는 요소 영상을 추출할 수 있도록 기본 렌즈(214)가 1차원 또는 2차원으로 배열된 렌즈 어레이(216)를 사용한다. 3차원 객체(210)를 여러 방향에서 바라본 서로 다른 영상들 은 렌즈 어레이(216)를 통하여 요소 영상 형태로 저장된다.In the
요소 영상의 획득을 위해, 렌즈 어레이(216)는 3차원 객체(210)와 카메라 사이에 위치할 수 있다. 3차원 객체(210)의 요소 영상은 렌즈 어레이(216)를 통해 카메라, 예를 들면 CCD 카메라(220)로 획득된다. 3차원 객체(210)에 대한 영상들이 CCD 카메라(220)에 저장된다. 요소 영상은 렌즈 어레이(216)로부터 3차원 객체(210)의 위치, 밝기, 렌즈 어레이(216)의 사양과 같은 다양한 픽업 조건에 따라 다르게 획득될 수 있다. In order to acquire the elementary image, the
재생 단계(250)에서는 픽업 단계(200)에서 획득된 요소 영상들이 복수개의 기본 렌즈(214)를 포함하는 렌즈 어레이(216)를 통하여 3차원 영상(240)으로 집적될 수 있다.In the
즉, 픽업 단계(200)에서, 3차원 객체(210)로부터 명암과 방향 정보를 포함하는 영상 정보가 공간적으로 렌즈 어레이(216) 상에 획득되고, 획득된 영상 정보는 2차원 이미지 센서를 사용하여 요소 영상 배열로서 광학적으로 저장된다. 저장된 요소 영상 배열은 영상 재생 시스템에 표시되고, 요소 영상의 영상 정보는 렌즈 어레이(216)를 통과하여 공간상에 3차원 영상(240)으로 재생되게 된다. That is, in the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 영상의 홀로그램을 재생하는 방법에 사용되는 3차원 영상이다.3 is a 3D image used in a method of reproducing a hologram of a 3D image according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따르면, 집적 영상 방식에 의해 얻어진 3차원 영상을 홀로그램 기법을 이용하여 재생하는 방법의 첫번째 단계는 집적 영상 방식을 이용하 여 요소 영상을 픽업하는 것이다. 집적 영상 픽업 단계는, 3차원 객체로부터 복수개의 기본 렌즈를 포함하는 렌즈 어레이를 이용하여 각 기본 렌즈의 위치에 대해 다른 시차를 가지는 요소 영상을 획득하는 단계이다. 3차원 객체를 여러 방향에서 바라본 서로 다른 영상들은 렌즈 어레이를 통하여 요소 영상 형태로 저장된다.According to an embodiment of the present invention, the first step of the method of reproducing the 3D image obtained by the integrated image method using the hologram method is to pick up the element image using the integrated image method. The integrated image pick-up step is a step of acquiring an element image having a different parallax with respect to the position of each primary lens by using a lens array including a plurality of primary lenses from a 3D object. Different images of the 3D object viewed from various directions are stored in the form of element images through the lens array.
본 실험에서 3차원 객체(210)로 사용한 영상은'3'(300) 과 'D'(310)로 해상도는 900 × 900 픽셀이다. '3'(300) 과 'D'(310)는 Z = 680mm와 Z = 750mm에 각각 위치해 있다. 여기서 Z는 3차원 객체(210)로부터 렌즈 어레이(216)까지의 거리로 정의된다. 또한, 렌즈 어레이(216)를 이루는 기본 렌즈(214)는 CCD카메라(220)로부터 3mm떨어진 거리에 9 × 9의 배열로 구성되었다. 또한, 렌즈 어레이는 100 × 100의 기본 렌즈로 구성되었다. In this experiment, the image used as the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 영상의 홀로그램을 재생하는 방법에서 획득된 3차원 영상의 요소 영상이다. 4 is an element image of a 3D image obtained in a method of reproducing a hologram of a 3D image according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4를 살펴보면, 본 실험에서 렌즈 어레이(216)를 통해 획득된 요소 영상(400)을 볼 수 있다. 렌즈 어레이(216)를 통해 획득된 요소 영상(400)은 3차원 객체(210)인'3'(300) 과 'D'(310)가 9 × 9의 배열의 기본 렌즈(214)가 100 × 100의 배열로 구성된 렌즈 어레이(216)를 통과하여 획득된 요소 영상으로, 해상도는 900 × 900 픽셀이 될 수 있다.Referring to FIG. 4, in the present experiment, the
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 서브 이미지 생성 과정을 설명하기 위한 도 면이다. 5 is a diagram illustrating a sub image generation process according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 획득된 요소 영상을 변조하여 서브 이미지를 생성하는 과정을 구체적으로 나타낸다. 집적 영상 방식에 의해 획득된 요소 영상(500)의 일부를 확대한 영상(510)을 살펴보면 획득된 요소 영상은 각각의 픽셀의 조합으로 이루어짐을 알 수 있다. 실험에서는 9 × 9의 배열로 구성된 기본 렌즈를 사용하였으므로, 각각의 확대된 요소 영상은 9 × 9개의 픽셀로 구성된다.5 specifically illustrates a process of generating a sub image by modulating the acquired element image. Looking at the
획득된 각각의 요소 영상을 이루는 픽셀들은 동일 좌표에 대응하는 각각의 픽셀끼리 모여 재배열된다. 동일 좌표에 대응하는 픽셀들은 재배열되어 변환된 요소 영상(520)이 된다. The pixels constituting the acquired element images are rearranged by gathering each pixel corresponding to the same coordinate. Pixels corresponding to the same coordinate are rearranged to become the transformed
여기서 변환된 요소 영상(520)은 각각의 서브 이미지이며, 변환된 요소 영상(520)은 복수로 배열되어 서브 이미지 배열(530)을 구성한다. 따라서, 본 발명에서 변환된 요소 영상(520)과 서브 이미지는 동일한 의미로 사용한다. Here, the converted
예를 들어, [1, 1]의 위치의 요소 영상들이 모여서 [1, 1](522)번째 서브 이미지를 구성하고, [1, 9]의 위치의 요소 영상들이 모여서 [1, 9](526)번째 서브 이미지를 구성한다. 또한, [9, 1]의 위치의 요소 영상들이 모여서 [9, 1](524)번째 서브 이미지를 구성하고, [9, 9]의 위치의 요소 영상들이 모여서 [9, 9](526)번째 서브 이미지를 구성한다. 실험에서는 각각의 요소 영상은 9 × 9개의 픽셀로 구성되므로, [1, 1]부터 [9, 9]까지 총36개의 변환된 요소 영상(520)(즉, 각각의 서브 이미지)으로 재구성될 수 있다. For example, element images at positions [1, 1] are gathered to form a [1, 1] (522) -th sub image, and element images at positions [1, 9] are gathered at [1, 9] (526). ) Make up the sub image. In addition, element images at positions [9, 1] are collected to form a [9, 1] (524) th sub-image, and element images at positions [9, 9] are collected at [9, 9] (526) th. Construct a sub image. In the experiment, each element image is composed of 9 × 9 pixels, so a total of 36 transformed element images 520 (that is, each sub-image) from [1, 1] to [9, 9] can be reconstructed. have.
또한, 변환된 요소 영상(520) 36개를 본래 획득된 요소 영상(520)의 위치에 상응하여 좌표 순서대로 배열한 것이 서브 이미지 배열(530)이다. In addition, the
즉, 렌즈 어레이(216)가 수평으로 Nx, 수직으로 Ny개의 기본 렌즈로 구성되고, 그로 인해 Nx, Ny개의 요소 영상이 생성되며, 각각의 요소 영상은 기본 렌즈의 배열인 Nxp × Nyp 픽셀로 구성된다. 따라서, 변환된 요소 영상은 Nxp × Nyp개가 될 수 있다.That is, the
재배열 과정을 거쳐서 변환된 요소 영상(520)을 초기 요소 영상의 위치에 대응하도록 순서대로 배열되는 순서대로 나열하면 변형된 서브 이미지 배열(530)이 생성된다. 변형된 서브 이미지 배열(530)은 이후 홀로그램 패턴을 생성하는데 사용될 수 있다.The rearranged
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 생성된 서브 이미지를 나타내는 도면이다.6 illustrates a sub image generated according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6을 참고하면, 도 5에서의 픽업된 요소 영상이 재배열 과정을 거쳐 생성된 서브 이미지 배열(600), [4, 4]번째의 서브 이미지(610), [5, 5]번째의 서브 이미지(620), [6, 6]번째의 서브 이미지(630)를 나타낸다. 변형된 각각의 서브 이미지는 각각의 홀로그램 패턴을 생성한다. 서브 이미지에서 홀로그램 패턴을 생성하는 과정에 대해서는 도 7에서 설명하도록 한다.Referring to FIG. 6, the
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 패턴을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 7 is a view for explaining a method of generating a hologram pattern according to an embodiment of the present invention.
홀로그램의 원리는 레이저에서 나온 광선을 2개로 나눠 하나의 빛은 직접 스 크린을 비추게 하고, 다른 하나의 빛은 우리가 보려고 하는 물체에 비추는 것이다. 이때 직접 스크린을 비추는 빛을 기준파(reference waveㆍ참조광)라고 하고, 물체를 비추는 빛을 물체파(object wave)이라고 한다.The principle of the hologram is to split the beam from the laser into two, one light shining directly on the screen, and the other light shining on the object we want to see. At this time, the light directly shining on the screen is called a reference wave, and the light shining on an object is called an object wave.
물체파는 물체의 각 표면에서 반사돼 나오는 빛의 파장이므로 물체 표면에서부터 스크린까지의 거리에 따라 위상차가 각각 다르게 나타난다. 이때 변형되지 않은 기준파가 물체파와 간섭을 일으키며 이때의 간섭 무늬가 스크린에 저장된다. 이러한 간섭 무늬가 저장된 필름을 홀로그램이라고 한다.The object wave is the wavelength of light reflected from each surface of the object, so the phase difference is different depending on the distance from the object surface to the screen. At this time, the unmodified reference wave interferes with the object wave and the interference fringe is stored on the screen. Films in which such interference fringes are stored are called holograms.
컴퓨터적으로 생성한 홀로그램 패턴(CGH: Computer Generated Hologram, 이하 'CGH'로 약칭한다.)은 픽셀들의 (x, y, z) 좌표 값과 세기 값(I)에 의해 컴퓨터 계산으로 생성된다. 컴퓨터적으로 생성한 홀로그램(CGH)은 3차원 홀로그램 영상 획득에 사용된다. 도 7에서는 홀로그램의 기하학적 계산 모형을 나타낸다. A computer generated hologram pattern (CGH: abbreviated as 'CGH') is generated by computer calculation by (x, y, z) coordinate values and intensity values (I) of pixels. Computer generated hologram (CGH) is used for 3D hologram image acquisition. 7 shows a geometric calculation model of the hologram.
홀로그램은 x-y평면(700)상에 위치해 있고, 물체의 P번째 점은 (xp, yp, zp)(710)에 위치한다. ap와 Φp 는 각각 점들의 세기와 위상을 나타내고 이들은 컴퓨터에 의해서 아래 수식으로 계산된다.The hologram is located on the
홀로그램에서 복소 진폭 O(x,y)는 식(1)에서 나타난 것처럼 물체파의 중첩에 의해 얻을 수 있다.The complex amplitude O (x, y) in the hologram can be obtained by superposition of the object waves as shown in equation (1).
여기서 p은 물체를 구성하는 점을 나타내고, N은 물체를 구성하는 총 점의 개수이다. ap 는 물체파의 세기를 나타내고, k는 파수 벡터로써, k=2π/λ로 정의된다. λ는 자유 공간상에서의 빛의 파장이다. exp(jωt)는 식(1)에서 포함되지 않는다. rp는 홀로그램에서 p번째 물체점과 점 (x,y,0)사이의 비스듬한 거리를 나타내는 것으로써, 식(2)에서 정의된다. Where p represents the points constituting the object, and N is the total number of points constituting the object. a p represents the intensity of the object wave and k is a wave vector, defined as k = 2π / λ. λ is the wavelength of light in free space. exp (jωt) is not included in equation (1). r p represents the oblique distance between the pth object point and the point (x, y, 0) in the hologram, and is defined in Equation (2).
또한 평면파인 기준파의 복소 진폭 R(x,y)는 식(3)에서 나타냈다. In addition, the complex amplitude R (x, y) of the reference wave which is a plane wave is shown by Formula (3).
여기서 aR과 θR 은 각각 기준파의 세기와 기준파의 입사각을 나타낸다. 홀로그램 면에서의 전체적인 격자 세기 I(x)는 물체파 O(x,y)와 기준파 R(x,y)사이의 간섭 패턴으로 식(4)에 나타냈다. *는 위상이 반대가 된다는 것을 의미한다.Where a R and θ R represent the intensity of the reference wave and the incident angle of the reference wave, respectively. The overall lattice intensity I (x) on the hologram plane is represented by equation (4) as the interference pattern between the object wave O (x, y) and the reference wave R (x, y). * Means the phase is reversed.
식(4)에서 첫 번째 부분인
식(5)에서 홀로그램 정보는 오직 세 번째 부분인 
이렇게 생성된 홀로그램 패턴은 임의적으로 분할하여 재생이 가능하다. 홀로그램 기록과정에서, 물체점은 홀로그램 패턴의 전영역에 기록된다. 다시 말해 물체점은 각각의 시점에서 기록된다. 그러므로 분할한 홀로그램 패턴을 재생하면 전체적인 영상이 재생된다. 이것은 수평, 수직시차를 갖고 재생된 다시점 영상이다. 이러한 다시점 영상은 집적 영상 방식의 서브 이미지 배열과 유사하다. 이러한 특성을 이용하여 생성된 홀로그램을 재생하는 역과정이 수행될 수 있다. The hologram pattern generated in this way can be arbitrarily divided and reproduced. In the hologram recording process, the object point is recorded in the whole area of the hologram pattern. In other words, the object point is recorded at each time point. Therefore, when the divided hologram pattern is reproduced, the entire image is reproduced. This is a multiview image reproduced with horizontal and vertical parallax. This multi-view image is similar to the sub image arrangement of the integrated image method. The reverse process of regenerating the hologram generated using this characteristic can be performed.
즉, 집적 영상 방식의 서브 이미지를 이용하여 홀로그램 패턴을 생성하고 이를 재배열하여 하나의 커다란 홀로그램 패턴을 만든다. 그리고 이 패턴을 홀로그램 방식으로 재생한다. 이것은 서브 이미지 배열에서 각각의 서브 이미지들로 각각의 홀로그램 패턴을 만들 수 있음을 의미한다. That is, a hologram pattern is generated using sub-images of an integrated image method and rearranged to form one large hologram pattern. The pattern is reproduced by hologram method. This means that each hologram pattern can be made of each sub-image in the sub-image array.
실험에서는 홀로그램 패턴들은 658nm 파장의 레이저 사용을 계산하였고 3차원 영상의 파면의 계산에 프레넬 회절을 이용하였다. In the experiments, the hologram patterns calculated the use of a laser with a wavelength of 658 nm and Fresnel diffraction was used to calculate the wavefront of the 3D image.
각 픽셀의 컬러와 깊이 정보는 3차원 물체의 회절 패턴의 계산에 사용되었다. 일반적으로 컴퓨터 형성 홀로그램에서는 3차원 물체는 포인트 들의 집합으로 보고 계산을 하게 된다. 따라서 각각의 포인트에 대한 컬러와 깊이 정보를 알게 되면 각 포인트 별로 식(5)를 이용해 프레넬 회절에 의한 패턴들을 계산하게 되고 이 계산된 모든 포인트에 대한 패턴들을 더해주어 전체의 홀로그램 패턴을 생성한다.The color and depth information of each pixel was used to calculate the diffraction pattern of the three-dimensional object. In computer-generated holograms, three-dimensional objects are typically viewed as a set of points and calculated. Therefore, when the color and depth information of each point is known, the patterns by Fresnel diffraction are calculated using Equation (5) for each point and the entire hologram pattern is generated by adding the patterns for all the calculated points. .
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 패턴으로 홀로그램을 재생한 홀로그램을 나타내는 도면이다.8 is a diagram illustrating a hologram of reproducing a hologram with a hologram pattern according to an exemplary embodiment of the present invention.
기준파와 물체파의 간섭 무늬가 스크린에 저장된 홀로그램 패턴으로부터 홀로그램을 재생하는 방법으로는 2가지 방식이 사용될 수 있다. 예를 들면, 첫 번째는 컴퓨터적 복원이고 다른 하나는 광학적 복원이다. Two methods may be used to reproduce the hologram from the hologram pattern stored in the screen by the interference fringes of the reference wave and the object wave. For example, the first is computer restoration and the other is optical restoration.
저장된 영상을 다시 재현하려면 기록할 때 사용된 광선을 다시 사용한다. 기록시 광선의 파장과 위상이 다른 파들은 아무런 효과가 없이 저장된 홀로그램을 통과해 버리기 때문에 재생시 사용되는 광선은 기록시 사용된 기준파와 일치된다. To reproduce the stored image again, use the rays used to record. Waves with different wavelengths and phases of light beams pass through the stored holograms without any effect during recording, so that the light beams used during reproduction coincide with the reference waves used during recording.
이러한 홀로그램이 기존의 사진과 다른 점은 저장시와 재생시에 같은 광선이 이용된다는 것과 3차원 영상이 재현된다는 것이다. 홀로그램은 물제광의 강도만을 저장하는 2차원 사진과 달리 그 빛의 방향까지 기록하기 때문에 3차원 영상을 표현할 수 있다.This hologram differs from conventional photographs in that the same light beam is used during storage and playback, and the three-dimensional image is reproduced. The hologram can record a 3D image because the hologram records up to the direction of the light, unlike a 2D photo which stores only the intensity of the dimmer.
상기 홀로그램 패턴으로 홀로그램을 재생하는 2가지 방식에 관해서는 본 발명의 출원시 이미 공지된 기술이므로 본 발명의 이해와 설명의 편의를 도모하기 위하여, 본 발명의 요지와 관련이 없는 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다.Since two methods of reproducing holograms with the hologram pattern are known in the application of the present invention, in order to facilitate understanding and explanation of the present invention, a detailed description of parts not related to the gist of the present invention is provided. Is omitted.
도 8은 도 6의 각각의 서브 이미지(610, 620, 630)를 도 7의 방법을 통하여 컴퓨터적으로 생성한 홀로그램 패턴들을 컴퓨터적으로 복원한 영상이다. FIG. 8 is a computer image of hologram patterns generated by the computer of the sub-images 610, 620, and 630 of FIG. 6 through the method of FIG. 7.
도 8을 참고하면, [4, 4]번째의 서브 이미지(610)의 CGH을 복원한 영상(800), [5, 5]번째의 서브 이미지(620)의 CGH을 복원한 영상(810), [6, 6]번째의 서브 이미지(630)의 CGH을 복원한 영상(820)을 나타낸다.Referring to FIG. 8, an
도 8을 살펴보면, 각각의 서브 이미지의 CGH을 복원한 영상은 공간상에 홀로그램으로 투영되어 사용한 3차원 객체(210)의'3'(300) 과 'D'(310)의 밝고 어두운 부분에 관한 기록뿐 아니라 물체를 구성하는 각 점에 대한 거리와 방향이 함께 기록되어 복원되기 때문에 3차원 영상으로 재생된 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 8, an image reconstructing the CGH of each sub-image is related to light and dark portions of '3' 300 and 'D' 310 of the three-
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그램 패턴 배열을 통한 홀로그램을 재생한 홀로그램을 나타내는 도면이다.9 is a diagram illustrating a hologram reproducing a hologram through a hologram pattern array according to another embodiment of the present invention.
도 9의 홀로그램을 얻기 위해서는, 픽업된 요소 영상이 재배열 과정을 거쳐 생성된 서브 이미지 배열(600)의 각각의 서브 이미지를 도 7의 방법을 통하여 CGH로 획득한다.In order to obtain the hologram of FIG. 9, each sub-image of the
획득된 전체 서브 이미지 중에 20개의 서브 이미지 패턴을 이용하여, 5 × 4의 배열로 합성한 CGH 패턴 배열을 생성한다. 실제 3D로 표현하려는 대상에 상응하는 홀로그램 패턴 배열을 추출할 수 있다.Using 20 sub image patterns among the obtained sub images, a CGH pattern array synthesized into an array of 5 × 4 is generated. The hologram pattern array corresponding to the object to be expressed in actual 3D can be extracted.
도 9는 5 × 4의 배열로 합성한 CGH 패턴 배열을 컴퓨터적으로 복원한 영상(900, 910)이다. FIG. 9 is an
도 9를 구체적으로 살펴보면, 첫 번째 복원 영상(900)은 Z=750mm의 거리에서 3차원 객체(210)인'3'(300)에 초점을 맞추어 복원한 영상이며, 두 번째 복원 영상(910)는 Z=680mm의 거리에서 3차원 객체(210)인'D'(310)에 초점을 맞추어 복원한 영상이다. 이 결과는 깊이 정보를 나타낼 수 있음을 보여준다.Referring to FIG. 9 in detail, the first
본 발명에서는 집적 영상 방식을 이용하여 3차원 정보를 획득한 후, 영상 처리를 통해 홀로그램 방식을 이용하여 복원할 수 있는 방식을 제안할 수 있다. 즉, 3차원 객체에 대하여 집적 영상 방식을 이용하여 요소 영상을 생성한 후에 이 요소 영상을 서브 이미지 배열로 변환하였다. 이 서브 이미지 배열을 분할하여 각각의 홀로그램 패턴을 생성하였고 각각의 패턴들을 전체 홀로그램 패턴의 형태에 맞추어 재배열을 하고 홀로그램 기술을 이용하여 복원을 하여 보다 실제감을 가지도록 3차원 영상을 복원할 수 있다.According to the present invention, after obtaining 3D information using an integrated image method, a method of restoring using a hologram method through image processing may be proposed. That is, after generating an element image of the 3D object by using an integrated image method, the element image is converted into a sub image array. This sub-image array is divided to generate each hologram pattern, and the patterns can be rearranged according to the shape of the entire hologram pattern and reconstructed using hologram technology to restore the 3D image to have a more realistic feeling. .
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below It will be appreciated that modifications and variations can be made.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 영상의 홀로그램을 재생하는 순서도.1 is a flowchart of reproducing a hologram of a 3D image according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 집적 영상 방식을 이용하여 요소 영상을 픽업하는 과정을 나타내는 도면.2 is a diagram illustrating a process of picking up an element image by using an integrated image method according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 영상의 홀로그램을 재생하는 방법에 사용되는 3차원 영상.3 is a three-dimensional image used in the method for reproducing the hologram of the three-dimensional image according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 영상의 홀로그램을 재생하는 방법에서 획득된 3차원 영상의 요소 영상.4 is an element image of a 3D image obtained in a method of reproducing a hologram of a 3D image according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 서브 이미지 생성 과정을 설명하기 위한 도면.5 is a view for explaining a sub-image generation process according to an embodiment of the present invention.
도 6는 본 발명의 실시예에 따라 생성된 서브 이미지를 나타내는 도면.6 illustrates a sub image generated according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 패턴을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면.7 is a view for explaining a method for generating a hologram pattern according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 홀로그램 패턴으로 홀로그램을 재생한 홀로그램을 나타내는 도면.8 is a diagram illustrating a hologram of reproducing a hologram with a hologram pattern according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 홀로그램 패턴 배열을 통한 홀로그램을 재생한 홀로그램을 나타내는 도면.9 is a diagram illustrating a hologram reproducing a hologram through a hologram pattern array according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
200: 픽업 단계 250: 재생 단계200: pickup step 250: playback step
500: 획득된 요소 영상 510: 확대한 요소 영상500: acquired element image 510: enlarged element image
520: 변환된 요소 영상 530: 서브 이미지 배열520: Converted element image 530: Sub image array
800, 810, 820: 서브 이미지의 CGH를 복원한 영상800, 810, 820: Reconstructed image CGH of sub image
900, 910: CGH 패턴 배열을 복원한 영상900, 910: Image reconstructed the CGH pattern array
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