KR20130046535A - 고속으로 3ｄ 홀로그램을 생성하는 방법 및 장치 - Google Patents

고속으로 3ｄ 홀로그램을 생성하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

고속으로 홀로그램 영상을 생성하는 방법 및 장치가 개시된다. 홀로그램 생성 방법은, 3D 공간 객체에 포함된 3D 포인트의 초기 프린지 패턴을 생성하고, 초기 프린지 패턴에 기초하여 포인트 홀로그램을 생성하고, 포인트 홀로그램을 이용하여 생성된 깊이 계층 별 홀로그램 패턴을 이용하여 3D 홀로그램을 생성할 수 있다.

Description

고속으로 3Ｄ 홀로그램을 생성하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING FAST 3D HOLOGRAM}
컬러 및 깊이를 포함하는 영상 데이터나 공간 객체 데이터를 입력받아 연산 장치를 이용하여 홀로그램 패턴을 생성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
3D TV가 보급화됨에 따라, 가정에서도 입체감 높은 영상을 시청할 수 있다. 이때, 시점 정보를 이용하여 2D 또는 3D 영상을 재생하는 장치는 실제와 같은 사실적인 영상을 제공하는데 어려움이 존재한다. 예를 들어, 스테레오 3D의 경우, 시청 피로로 인해 깊이감을 표현하는데 제한적이며, 사용자 이동에 따른 운동 시차를 표현하는 데 어려움이 존재한다.
홀로그램은 빛의 세기 및 빛이 갖는 위상을 이용하여 3차원 공간 객체를 재현함에 따라, 시점 수의 제한이 없고 입체 피로가 거의 없는 3차원 공간 표현 기술이다. 일반적으로, 디지털 홀로그램 생성 방법은, CGH(Computer Generated Hologram)을 이용하여 홀로그램을 생성한다. 다시 말해, 디지털 홀로그램 생성 방법은, 광학 신호들을 근사화하고, 수학적 연산을 통해 생성된 간섭 패턴(Interference Pattern)을 이용하여 홀로그램을 생성한다.
이처럼, 디지털 홀로그램 생성 방법은, 3D 공간 객체를 3D 포인트(3 Dimension Point)의 집합으로 해석하며, 3D 공간 객체를 구성하는 모든 3D 포인트들 각각에 대응하는 포인트 홀로그램을 생성한다. 이때, 3D 공간 객체가 세밀하거나 복잡할수록 3D 공간 객체에 포함된 3D 포인트의 개수가 증가하여 연산량이 매우 증가한다.
본 홀로그램 생성 방법은, 3D(Dimension) 공간 객체에 포함된 3D 포인트의 초기 프린지 패턴(Elemental Fringe Pattern)을 생성하는 단계, 상기 초기 프린지 패턴에 기초하여 포인트 홀로그램(point hologram)을 생성하는 단계, 상기 포인트 홀로그램을 이용하여 홀로그램 패턴(hologram pattern)을 생성하는 단계, 및 상기 홀로그램 패턴을 이용하여 3D 홀로그램을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 초기 프린지 패턴을 생성하는 단계는, 홀로그램 평면과의 거리에 기초한 상기 3D 공간 객체의 깊이 계층(depth layer)에 속하는 각 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴을 생성할 수 있다.
또한, 상기 초기 프린지 패턴을 생성하는 단계는, 홀로그램 평면에 포함된 복수의 픽셀들 중 상기 3D 포인트와 대응하는 위치의 중심 픽셀에 기초하여 기준 픽셀을 결정할 수 있다. 그리고, 상기 초기 프린지 패턴을 생성하는 단계는, 상기 기준 픽셀을 포함하는 초기 프린지 패턴을 생성할 수 있다.
또한, 상기 포인트 홀로그램을 생성하는 단계는, 상기 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀을 이용하여 보간된 픽셀들을 포함하는 기준 영역의 패턴을 복사하여 상기 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
또한, 상기 초기 프린지 패턴을 생성하는 단계는, 홀로그램 평면과의 거리에 기초한 상기 3D 공간 객체의 깊이 계층(depth layer)에 속하는 복수의 3D 포인트 중 적어도 하나의 대표 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴을 생성할 수 있다.
또한, 상기 포인트 홀로그램을 생성하는 단계는, 상기 대표 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴에 기초하여 대표 포인트 홀로그램을 생성하는 단계, 및 상기 대표 포인트 홀로그램을 이동 복사하여 상기 깊이 계층에 속하는 복수의 3D 포인트 중 상기 대표 3D 포인트를 제외한 나머지 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 나머지 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 생성하는 단계는, 상기 홀로그램 평면에서 대표 3D 포인트에 대응하는 중심 픽셀의 위치 및 상기 나머지 3D 포인트에 대응하는 중심 픽셀의 위치에 기초하여 상기 나머지 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
또한, 상기 포인트 홀로그램을 생성하는 단계는, 상기 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀의 픽셀값이 저장된 룩업 테이블(Look UP Table: LUT)을 이용하여 상기 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
또한, 상기 포인트 홀로그램을 생성하는 단계는, 상기 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀의 픽셀값에 대한 룩업 테이블(Look Up Table: LUT) 및 보간 하고자 하는 픽셀 위치에 대한 반경(Radius)값이 저장된 룩업 테이블(Look UP Table: LUT)을 이용하여 상기 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
본 3D 홀로그램 생성 장치는, 3D(Dimension) 공간 객체에 포함된 3D 포인트의 초기 프린지 패턴(Elemental Fringe Pattern)을 생성하는 초기 프린지 패턴 생성부, 상기 초기 프린지 패턴에 기초하여 포인트 홀로그램(point hologram)을 생성하는 포인트 홀로그램 생성부, 상기 포인트 홀로그램을 이용하여 홀로그램 패턴(hologram pattern)을 생성하는 홀로그램 패턴 생성부, 및 상기 홀로그램 패턴을 이용하여 3D 홀로그램을 생성하는 3D 홀로그램 생성부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 초기 프린지 패턴 생성부는, 홀로그램 평면과의 거리에 기초한 상기 3D 공간 객체의 깊이 계층(depth layer)에 속하는 각 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴을 생성할 수 있다.
또한, 상기 초기 프린지 패턴 생성부는, 홀로그램 평면과의 거리에 기초한 상기 3D 공간 객체의 깊이 계층(depth layer)에 속하는 복수의 3D 포인트 중 적어도 하나의 대표 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴을 생성할 수 있다.
이때, 상기 포인트 홀로그램 생성부는, 상기 대표 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴에 기초하여 대표 포인트 홀로그램을 생성하고, 상기 대표 포인트 홀로그램을 이동 복사하여 상기 깊이 계층에 속하는 복수의 3D 포인트 중 상기 대표 3D 포인트를 제외한 나머지 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
또한, 상기 포인트 홀로그램 생성부는, 상기 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀의 픽셀값이 저장된 룩업 테이블(Look UP Table: LUT)을 이용하여 상기 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
또한, 상기 포인트 홀로그램 생성부는, 상기 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀의 픽셀값에 대한 룩업 테이블(Look Up Table: LUT) 및 보간 하고자 하는 픽셀 위치에 대한 반경(radius)값이 저장된 룩업 테이블(Look UP Table: LUT)을 이용하여 상기 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 3D 공간 객체에 포함된 복수의 3D 포인트들 중 일부 3D 포인트의 초기 프린지 패턴을 생성하고, 생성된 초기 프린지 패턴에 기초하여 3D 홀로그램을 생성함에 따라 연산량을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 초기 프린지 패턴에 기초하여 보간 및 패턴 복사를 이용하여 포인트 홀로그램을 생성함에 따라 홀로그램 복원 화질을 유지하면서, 고속으로 3D 홀로그램을 생성할 수 있다.
도 1은 3D 홀로그램 생성 장치의 세부 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 3D 홀로그램 생성 장치에서 홀로그램 평면으로부터 3D 포인트까지의 거리에 기초하여 초기 프린지 패턴을 생성하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 3은 도 1의 3D 홀로그램 생성 장치에서 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀을 이용하여 보간 픽셀의 픽셀값을 보간하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 4는 도 1의 3D 홀로그램 생성 장치에서 기준 영역의 패턴을 복사하여 포인트 홀로그램을 생성하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 5는 도 1의 3D 홀로그램 생성 장치에서 대표 포인트 홀로그램을 이동 복사(shift duplicate)하여 동일 깊이 계층에 속하는 각 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 생성하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 6은 도 1의 3D 홀로그램 생성 장치에서 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀의 픽셀값이 저장된 룩업 테이블을 이용하여 포인트 홀로그램을 생성하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 7은 도 1의 3D 홀로그램 생성 장치에서 기준 픽셀 및 보간 픽셀의 픽셀값이 저장된 룩업 테이블을 이용하여 포인트 홀로그램을 생성하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 8은 도 1의 3D 홀로그램 생성 장치에서 3D 홀로그램을 생성하는 과정을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 3D 홀로그램 생성 장치의 세부 구성을 도시한 블록도이다.
도 1에 따르면, 3D(Dimension) 홀로그램 생성 장치(100)는 초기 프린지 패턴 생성부(101), 포인트 홀로그램 생성부(102), 홀로그램 패턴 생성부(103), 및 3D 홀로그램 생성부(104)를 포함할 수 있다.
초기 프린지 패턴 생성부(101)는 3D 공간 객체에 포함된 3D 포인트의 초기 프린지 패턴(Elemental Fringe Pattern)을 생성할 수 있다. 여기서, 초기 프린지 패턴은 1D 형태의 패턴으로서, 3D 포인트에 대응하는 포인트 홀로그램을 생성하기 위한 기준 픽셀을 포함하는 패턴이다.
일례로, 초기 프린지 패턴 생성부(101)는 3D 공간 객체에 포함된 모든 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴을 생성할 수 있다.
다른 예로, 초기 프린지 패턴 생성부(101)는 3D 공간 객체에 포함된 3D 포인트들 중 하나 이상을 대표 3D 포인트로 결정하고, 대표 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴을 생성할 수 있다.
이때, 초기 프린지 패턴 생성부(101)는 아래의 수학식 1과 같이 레이라이-섬머필드(Rayleigh-Sommerfield)를 이용하여 초기 프린지 패턴을 생성할 수 있다. 그리고, 초기 프린지 패턴 생성부(101)는 홀로그램 평면으로부터 3D 포인트까지의 거리에 기초하여 초기 프린지 패턴을 생성할 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서,
Figure pat00002
는 홀로그램 평면에 포함된 각 픽셀 중
Figure pat00003
위치에 해당하는 픽셀에서의 빛의 분포이고,
Figure pat00004
는 3D 공간 객체에 포함된 3D 포인트들 중 (x, y) 위치에 해당하는 3D 포인트의 빛의 분포, k는 참조파의 파수(waver number)로서,
Figure pat00005
이다. 그리고,
Figure pat00006
는 홀로그램 평면에 포함된 복수의 픽셀들 중 3D 포인트에 대응하는 픽셀의 위치 좌표로서, 공간 광 변조기(SLM)에 포함된 복수의 픽셀들 각각의 위치 좌표 정보이고,
Figure pat00007
는 픽셀의 가로 방향의 위치 좌표,
Figure pat00008
는 픽셀의 세로 방향의 위치 좌표, z는 픽셀의 깊이값일 수 있다. 마찬가지로,
Figure pat00009
는 3D 포인트의 위치 좌표 정보로서, x는 3D 포인트의 가로 방향의 위치 좌표, y는 3D 포인트의 세로 방향의 위치 좌표일 수 있다. 이어, d01은 홀로그램 평면 상에서
Figure pat00010
위치에 해당하는 픽셀로부터
Figure pat00011
위치에 해당하는 3D 포인트까지의 거리이고,
Figure pat00012
는 위상값으로, 변환 좌표의 원점을 기준으로 주기성 및 대칭성을 가진다.
그리고, 수학식 1에서, 홀로그램 평면은, 홀로그램을 디스플레이 또는 재생하는 장치의 면으로서, 공간 광 변조기(Spatial Light Modulation: SLM)에 포함된 복수의 픽셀들과 매칭(matching)되어 있다. 이에 따라, 홀로그램 평면에 포함된 복수의 픽셀은, SLM에 포함된 복수의 픽셀을 의미할 수 있다.
포인트 홀로그램 생성부(102)는 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀에 기초하여 포인트 홀로그램(point hologram)을 생성할 수 있다. 여기서, 기준 픽셀은, 홀로그램 평면 상에서 3D 포인트와 대응하는 위치에 해당하는 픽셀을 중심으로 상, 하, 좌, 우, 및 대각선 방향 중 적어도 하나의 방향에 위치하는 하나 이상의 픽셀이다. 이때, 포인트 홀로그램은, 2D 형태의 패턴으로, 하나의 3D 포인트를 홀로그램 평면에 포함된 복수의 픽셀들로 표현한 패턴이다.
예를 들어, 대각선 방향을 이용하는 경우, 3D 포인트와 대응하는 위치에 해당하는 픽셀을 중심으로 대각선 방향에 위치하는 h개의 픽셀들이 기준 픽셀이 될 수 있다. 그러면, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 h개의 기준 픽셀의 픽셀값에 기초하여 보간(interpolation)을 수행함에 따라 보간 픽셀의 픽셀값을 생성할 수 있다. 예를 들어, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 선형 보간(Linear Interpolation)을 수행하여 보간 픽셀의 픽셀값을 생성할 수 있다.
그리고, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 기준 픽셀을 이용하여 보간된 픽셀들을 포함하는 기준 영역의 패턴을 복사하여 3D 포인트에 대응하는 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
이때, 3D 공간 객체가 n개의 깊이 계층(depth Layer) 별로 m개의 3D 포인트를 포함하는 경우, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 nxm개의 초기 프린지 패턴에 기초하여 nxm개의 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
또한, 3D 공간 객체가 n개의 깊이 계층(depth Layer) 별로 m개의 3D 포인트를 포함하고, n개의 깊이 계층 별로 하나의 대표 3D 포인트가 결정된 경우, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 깊이 계층 1에 속하는 대표 3D 포인트의 초기 프린지 패턴에 기초하여 대표 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다. 그리고, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 대표 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 이동 복사(shift duplicate)하여 깊이 계층 1에 속하는 m-1개의 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다. 동일한 방법으로, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 깊이 계층 2부터 깊이 계층 n에 속하는 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
그러면, 홀로그램 패턴 생성부(103)는 3D 포인트에 대응하는 포인트 홀로그램을 누적하여 깊이 계층 별로 홀로그램 패턴을 생성할 수 있다.
3D 홀로그램 생성부(104)는 깊이 계층 별로 생성된 홀로그램 패턴을 공간 광 변조하여 3D 홀로그램을 생성할 수 있다.
도 2는 도 1의 3D 홀로그램 생성 장치에서 홀로그램 평면으로부터 3D 포인트까지의 거리에 기초하여 초기 프린지 패턴을 생성하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 2에서, 초기 프린지 패턴 생성부(101)는 3D 공간 객체에 포함된 모든 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴을 생성할 수도 있고, 3D 공간 객체에 포함된 3D 포인트들 중 일부인 대표 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴은 생성할 수도 있다.
일례로, 모든 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴을 생성하는 경우, 초기 프린지 패턴 생성부(101)는 3D 포인트와 홀로그램 평면(201)과의 거리에 기초한 3D 공간 객체(202)의 깊이 계층에 속하는 각 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴을 생성할 수 있다.
예를 들어, 동일한 깊이 계층(203)에 속하는 모든 3D 포인트 각각에 대응하는 초기 프린지 패턴을 생성할 수 있다. 여기서, 깊이 계층은, 3D 공간 객체에 포함된 3D 포인트 중 홀로그램 평면(201)과의 거리가 동일한 하나 이상의 3D 포인트를 포함하는 계층이다. 도 2를 참고하면, 3D 포인트 1(204)과 홀로그램 평면(201)이 직교하는 위치에 해당하는 중심 픽셀(207)과의 거리 d1, 3D 포인트 2(205)과 홀로그램 평면(201)이 직교하는 위치에 해당하는 중심 픽셀(208)과의 거리 d2, 및 3D 포인트 3(206)과 홀로그램 평면(201)이 직교하는 위치에 해당하는 중심 픽셀(209)과의 거리 d3는 모두 동일할 수 있다. 이에 따라, 3D 포인트 1(204) 내지 3(206)은 동일한 깊이 계층(203)에 속할 수 있다.
그러면, 초기 프린지 패턴 생성부(101)는 위의 수학식 1을 이용하여 3D 포인트 1(204) 내지 3(206) 각각의 초기 프린지 패턴을 생성할 수 있다. 예를 들어, 3D 포인트 1(204)에 대응하는 초기 프린지 패턴 1(210)은 3D 포인트 1(204)과 대응하는 위치의 중심 픽셀(207)을 기준으로 대각선 방향에 위치하는 픽셀들을 포함할 수 있다. 동일한 방법으로, 초기 프린지 패턴 생성부(101)는 3D 포인트 2(205)에 대응하는 초기 프린지 패턴 2을 생성하고, 3D 포인트 3(206)에 대응하는 초기 프린지 패턴 3을 생성할 수 있다. 여기서, 대각선 방향에 위치하는 픽셀들은 기준 픽셀로서, 기준 픽셀은 3D 포인트 1(204)과 대응하는 위치의 중심 픽셀(207)을 기준으로 상, 하, 좌, 우 방향에 위치하는 픽셀일 수도 있다. 이처럼, 초기 프린지 패턴 생성부(101)는 3D 포인트와 홀로그램 평면이 직교하는 중심 픽셀을 기준으로 특정 방향에 위치하는 기준 픽셀들에 대해서만 위의 수학식 1에 따른 연산을 수행하여 초기 프린지 패턴을 생성함에 따라, 홀로그램 패턴 생성 시 필요한 연산량을 감소시킬 수 있다.
이어, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 3D 포인트 1(204)의 초기 프린지 패턴 1에 포함된 기준 픽셀의 픽셀값에 기초하여 보간을 수행함에 따라 3D 포인트 1(204)의 포인트 홀로그램 1을 생성할 수 있다. 동일한 방법으로, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 3D 포인트 2(205)의 초기 프린지 패턴 1에 기초하여 포인트 홀로그램 2를 생성하고, 3D 포인트 3(206)의 초기 프린지 패턴 3에 기초하여 포인트 홀로그램 3을 생성할 수 있다. 이처럼, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 동일한 깊이 계층에 속하는 모든 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 깊이 계층 별로 생성할 수 있다.
다른 예로, 초기 프린지 패턴 생성부(101)는 홀로그램 평면(201)과의 거리에 기초한 3D 공간 객체(202)의 깊이 계층에 속하는 복수의 3D 포인트들 중 적어도 하나의 대표 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴을 생성할 수 있다. 예를 들어, 동일한 깊이 계층(203)에 3개의 3D 포인트(204, 205, 206)가 속하고 하나의 대표 3D 포인트가 결정된 경우, 초기 프린지 패턴 생성부(101)는 대표 3D 포인트(205)의 초기 프린지 패턴을 생성할 수 있다.
이때, 초기 프린지 패턴 생성부(101)는 동일한 깊이 계층(203)에 속하는 3개의 3D 포인트(204, 205, 206) 중에서, 3D 포인트에 대응하는 중심 픽셀이 홀로그램 평면의 정중앙에 위치하거나, 또는 정중앙에 위치하는 픽셀과 가까울수록 대표 3D 포인트로 결정할 수 있다. 예를 들어, 3D 포인트 2(205)에 대응하는 위치의 중심 픽셀(208)이 홀로그램 평면(201)의 정중앙에 위치하는 경우, 초기 프린지 패턴 생성부(101)는 3D 포인트 2(205)를 대표 3D 포인트로 결정할 수 있다. 그리고, 초기 프린지 패턴 생성부(101)는 3D 포인트 2(205)의 초기 프린지 패턴 2를 생성할 수 있다.
이어, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 3D 포인트 2(205)의 초기 프린지 패턴 2에 포함된 기준 픽셀의 픽셀값에 기초하여 보간을 수행함에 는 3D 포인트 2(205)의 포인트 홀로그램 2을 생성할 수 있다. 다시 말해, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 대표 3D 포인트의 초기 프린지 패턴에 기초하여 대표 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다. 그리고, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 대표 포인트 홀로그램을 이동 복사하여 동일한 깊이 계층에 속하는 나머지 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다. 다시 말해, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 대표 포인트 홀로그램을 이동 복사하여 3D 포인트 1(204)의 포인트 홀로그램 1을 생성하고, 대표 포인트 홀로그램을 이동 복사하여 3D 포인트 3(206)의 포인트 홀로그램 3을 생성할 수 있다.
도 3은 도 1의 3D 홀로그램 생성 장치에서 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀을 이용하여 보간 픽셀의 픽셀값을 보간하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 3에서, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는 3D 포인트에 대응하는 위치의 중심 픽셀을 기준으로 대각선 방향에 위치하는 픽셀들을 기준 픽셀로 결정하고, 기준 픽셀을 포함하는 초기 프린지 패턴을 생성하는 경우를 가정한다.
도 3에 따르면, 초기 프린지 패턴(301)은 3D 포인트에 대응하는 위치의 중심 픽셀 d1(304)을 기준으로 대각선 방향에 위치하는 픽셀들 d1~d7(302)을 포함할 수 있다. 이때, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 기준 픽셀의 픽셀값에 기초하여 기준 영역에 속하는 픽셀들의 픽셀값을 생성할 수 있다. 여기서, 기준 영역은, 포인트 홀로그램의 주기성 및 대칭성에 기초하여 패턴 복사를 이용하여 포인트 홀로그램을 생성하기 위한 영역으로, 초기 프린지 패턴을 기준으로 좌측 또는 우측 영역으로 기설정될 수 있다.
예를 들어, 기준 영역이 초기 프린지 패턴(301)을 기준으로 좌측 영역으로 기설정되고, 홀로그램 평면 상에서 (i, j) 위치에 해당하는 보간 픽셀(303)의 픽셀값을 생성하려는 경우, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 보간 픽셀의 위치와 중심 픽셀의 위치에 기초하여 보간 픽셀(303)로부터 중심 픽셀(304)까지의 거리 r(305)를 계산할 수 있다. 그리고, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 거리 r(305)와 중심 픽셀로부터 각 기준 픽셀까지의 거리에 기초하여 기준 픽셀 d1 내지 d7 중에서 보간 픽셀(303)과 인접하는 주변 픽셀을 결정할 수 있다. 예를 들어, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 기준 픽셀 d1 내지 d7 중에서 중심 픽셀로부터 각 기준 픽셀까지의 거리가 거리 r(305)과 가장 가까운 픽셀 d5 및 d6를 주변 픽셀로 결정할 수 있다. 그러면, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 기준 픽셀 d5의 픽셀값과 d6의 픽셀값을 기초로 선형 보간을 수행하여 보간 픽셀(303)의 픽셀값을 생성할 수 있다. 동일한 방법으로, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 초기 프린지 패턴(301)에 포함된 기준 픽셀(302)의 픽셀값에 기초하여 보간을 수행함에 따라 기준 영역(306)에 포함된 각 보간 픽셀의 픽셀값을 생성할 수 있다. 여기서, 보간 픽셀은, 기준 영역에 포함된 픽셀들 중 기준 픽셀을 제외한 픽셀이다.
도 4는 도 1의 3D 홀로그램 생성 장치에서 기준 영역의 패턴을 복사하여 포인트 홀로그램을 생성하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
고 4에 따르면, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 삼각형 모양의 기준 영역(401)의 패턴을 복사하여 기준 영역(401)과 인접하는 주변 영역(402)의 패턴을 생성할 수 있다. 예를 들어, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 기준 영역(401)과 주변 영역(402)의 대칭성에 기초하여 기준 영역(401)에 포함된 각 픽셀들의 픽셀값을 복사하여 주변 영역(402)에 포함된 각 픽셀들의 픽셀값을 생성할 수 있다.
그리고, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 기준 영역(401)과 주변 영역(402)을 더한 영역(403)의 패턴을 복사하여 3D 포인트에 대응하는 포인트 홀로그램(407)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 1 사분면 및 2 사분면에 해당하는 패턴의 대칭성에 기초하여 1 사분면의 패턴(402)을 복사하여 2 사분면에 해당하는 패턴을 생성할 수 있다. 다시 말해, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 2 사분면에 포함된 픽셀들의 픽셀값을 생성할 수 있다. 여기서, 1 사분면의 패턴(402)은 기준 영역(401)과 주변 영역(402)을 더한 영역의 패턴이다. 동일한 방법으로, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 기준 영역(401)과 주변 영역(402)을 더한 영역(403)의 패턴을 복사하여 3 사분면 및 4 사분면에 해당하는 패턴을 생성할 수 있다.
이때, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 기준 영역(401), 1 사분면 내지 4 사분면에 해당하는 패턴 중 적어도 하나를 결합 또는 조합하여 포인트 홀로그램(407)을 생성할 수도 있다.
도 5는 도 1의 3D 홀로그램 생성 장치에서 대표 포인트 홀로그램을 이동 복사(shift duplicate)하여 동일 깊이 계층에 속하는 각 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 생성하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 5에 따르면, 초기 프린지 패턴 생성부(101)는 3D 공간 객체(501)의 깊이 계층(502)에 포함된 3D 포인트들 중 하나 이상을 대표 3D 포인트로 결정할 수 있다. 예를 들어, 3D 포인트 1(502)이 대표 3D 포인트로 결정된 경우, 초기 프린지 패턴 생성부(101)는 대표 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴 1을 생성할 수 있다. 그러면, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 초기 프린지 패턴 1에 포함된 기준 픽셀에 기초하여 포인트 홀로그램 1(507)을 대표 포인트 홀로그램으로 생성할 수 있다.
이어, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 대표 포인트 홀로그램을 이동 복사(shift duplicate)하여 깊이 계층(502)에 속하는 나머지 3D 포인트에 대응하는 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다. 여기서, 나머지 3D 포인트는, 대표 3D 포인트와 동일한 깊이 계층에 속하는 3D 포인트들 중 대표 3D 포인트를 제외한 3D 포인트이다.
이때, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 대표 3D 포인트에 대응하는 중심 픽셀(504)의 위치와 타겟 3D 포인트에 대응하는 중심 픽셀의 위치에 기초하여 대표 포인트 홀로그램을 이동 복사할 수 있다. 여기서, 타겟 3D 포인트는, 대표 3D 포인트와 동일한 깊이 계층에 속하는 3D 포인트들 중 포인트 홀로그램을 생성하고자 하는 3D 포인트이다. 예를 들어, 깊이 계층(501)에 m개의 3D 포인트가 포함되고, 3D 포인트 2(503)의 포인트 홀로그램 2을 생성하고자 하는 경우, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 대표 3D 포인트(502)에 대응하는 중심 픽셀(504)의 위치와 3D 포인트 2(503)에 대응하는 중심 픽셀(505)의 위치에 기초하여 대표 3D 포인트(502)에 대응하는 중심 픽셀(504)로부터 3D 포인트 2(503)에 대응하는 중심 픽셀(505)까지의 픽셀 거리(506)를 계산할 수 있다. 그리고, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 3D 포인트 2(503)에 대응하는 중심 픽셀(505)의 위치 및 픽셀 거리(506)에 따라 대표 포인트 홀로그램(507)을 x축 방향 및 y축 방향으로 이동 복사하여 포인트 홀로그램 2(508)를 생성할 수 있다. 동일한 방법으로, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 깊이 계층(501)에 속하는 3D 포인트 3 내지 3D 포인트 m에 대응하는 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
이처럼, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 깊이 계층 별로 대표 포인트 홀로그램을 생성하고, 대표 포인트 홀로그램을 이동 복사하여 각 깊이 계층에 속하는 나머지 3D 포인트들 각각에 대응하는 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
그러면, 홀로그램 패턴 생성부(103)는 깊이 계층 별로 포인트 홀로그램을 누적하여 홀로그램 패턴을 생성할 수 있다. 예를 들어, 깊이 계층이 n개이고, 각 깊이 계층에 m개의 3D 포인트가 포함된 경우, 홀로그램 패턴 생성부(103)는 깊이 계층 1에 속하는 3D 포인트에 대응하는 m개의 포인트 홀로그램을 누적하여 홀로그램 패턴 1을 생성할 수 있다. 동일한 방법으로, 홀로그램 패턴 생성부(103)는 홀로그램 패턴 2 내지 홀로그램 패턴 n을 생성할 수 있다.
이어, 3D 홀로그램 생성부(104)는 홀로그램 패턴 1 내지 홀로그램 패턴 n을 공간 광 변조하여 3D 홀로그램을 생성할 수 있다.
도 6은 도 1의 3D 홀로그램 생성 장치에서 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀의 픽셀값이 저장된 룩업 테이블을 이용하여 포인트 홀로그램을 생성하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 6에 따르면, 룩업 테이블(Look Up Table: LUT)은 3D 포인트에 대응하는 중심 픽셀을 기준으로 상, 하, 좌, 우, 대각선 방향에 위치하는 기준 픽셀의 픽셀값을 깊이 계층 별로 미리 저장하고 있을 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참고하면, 기준 픽셀 d1 내지 d7(302)의 픽셀값이 룩업 테이블에 미리 저장될 수 있다. 그러면, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 기준 픽셀의 픽셀값을 기초로 보간을 수행하여 기준 영역에 포함된 보간 픽셀의 픽셀값을 생성할 수 있다. 그리고, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 기준 영역의 패턴을 복사하여 깊이 계층에 속하는 각 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
일례로, 깊이 계층이 n개이고, 각 깊이 계층에 m개의 3D 포인트가 포함된 경우, 룩업 테이블(600)은 깊이 계층 1(601)에 속하는 m개의 3D 포인트에 대한 기준 픽셀의 픽셀값, 깊이 계층 2(602)에 속하는 m개의 3D 포인트에 대한 기준 픽셀의 픽셀값, 깊이 계층 n에 속하는 m개의 3D 포인트에 대한 기준 픽셀의 픽셀값을 미리 저장하고 있을 수 있다. 다시 말해, 룩업 테이블은 각 깊이 계층에 속하는 모든 3D 포인트에 대한 기준 픽셀의 픽셀값을 깊이 계층 별로 미리 저장하고 있을 수 있다.
다른 예로, 룩업 테이블(Look Up Table: LUT)은 깊이 계층 별로 대표 3D 포인트에 대응하는 중심 픽셀을 기준으로 상, 하, 좌, 우, 대각선 방향에 위치하는 기준 픽셀의 픽셀값을 미리 저장하고 있을 수 있다. 다시 말해, 룩업 테이블은 대표 3D 포인트의 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀의 픽셀값 만을 미리 저장하고 있을 수 있다.
이처럼, 룩업 테이블이 대표 3D 포인트에 대한 기준 픽셀의 픽셀값 만을 미리 저장하고 있는 경우, 포인트 홀로그램 생성부(102)는 대표 3D 포인트에 대한 기준 픽셀의 픽셀값을 이용하여 대표 포인트 홀로그램을 생성하고, 대표 포인트 홀로그램을 이동 복사하여 대표 3D 포인트와 동일한 깊이 계층에 속하는 나머지 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
도 6에서 설명한 바와 같이, 3D 홀로그램 생성 장치는, 룩업 테이블을 이용하여 포인트 홀로그램을 생성함에 따라, 초기 프린지 패턴을 계산하는 데 소요되는 시간 및 연산량을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 룩업 테이블을 이용하는 경우, 도 1의 3D 홀로그램 생성 장치(100)에서 초기 프린지 패턴을 생성하는 동작은 생략될 수 있다.
도 7은 도 1의 3D 홀로그램 생성 장치에서 기준 픽셀 및 보간 픽셀의 픽셀값이 저장된 룩업 테이블을 이용하여 포인트 홀로그램을 생성하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 7에 따르면, 룩업 테이블은 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀의 픽셀값, 보간 하고자 하는 픽셀 위치에 대한 반경(radius)값을 미리 저장하고 있을 수 있다. 예를 들어, 기준 영역(704)에 속하는 픽셀들 중에서, 중심 픽셀(701)부터 기준 픽셀 d2까지의 거리와 동일한 반경에 위치하는 보간 픽셀(702)의 위치에 대한 반경(radius)값, 중심 픽셀(701)부터 기준 픽셀 d7까지의 거리와 동일한 반경에 위치하는 보간 픽셀(703)의 위치에 대한 반경(radius)값을 미리 저장하고 있을 수 있다.
이처럼, 룩업 테이블이 기준 픽셀의 픽셀값 및 보간 픽셀 위치에 대한 반경(radius)값을 미리 저장하고 있음에 따라, 포인트 홀로그램을 생성하는 데 소요되는 연산량을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기준 픽셀의 픽셀값만을 이용하여 포인트 홀로그램을 생성하는 경우보다 화질이 향상된 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
기준 픽셀의 픽셀값 및 보간 픽셀 위치에 대한 반경(radius)값은 각각 서로 다른 룩업 테이블에 저장되어 있을 수도 있고, 하나의 룩업 테이블에 함께 저장되어 있을 수도 있다.
도 8은 도 1의 3D 홀로그램 생성 장치에서 3D 홀로그램을 생성하는 과정을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
먼저, 801 단계에서, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는, 3D 공간 객체에 포함된 3D 포인트의 초기 프린지 패턴(Elemental Fringe Pattern)을 생성할 수 있다. 여기서, 초기 프린지 패턴은 1D 형태의 패턴으로서, 3D 포인트에 대응하는 포인트 홀로그램을 생성하기 위한 기준 픽셀을 포함하는 패턴이다.
일례로, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는, 홀로그램 평면과의 거리에 기초한 3D 공간 객체의 깊이 계층에 속하는 모든 3D 포인트 각각에 대응하는 초기 프린지 패턴을 생성할 수 있다. 여기서, 깊이 계층은, 3D 공간 객체에 포함된 3D 포인트들 중 3D 포인트로부터 홀로그램 평면과의 거리가 동일한 3D 포인트를 포함하는 계층이다. 예를 들어, 깊이 계층 1에 m개의 3D 포인트가 포함된 경우, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는, 3D 포인트 1에 대응하는 위치의 중심 픽셀을 기준으로 특정 방향에 위치하는 픽셀들을 기준 픽셀로 결정하고, 기준 픽셀을 포함하는 초기 프린지 패턴 1을 생성할 수 있다. 동일한 방법으로, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는, 초기 프린지 패턴 2 내지 초기 프린지 패턴 m을 생성하여 깊이 계층 1에 속하는 모든 3D 포인트의 초기 프린지 패턴을 생성할 수 있다. 여기서, 특정 방향은, 중심 픽셀을 기준으로 상, 하, 좌, 우, 및 대각선 방향 중 적어도 하나의 방향으로 기설정될 수 있다. 이처럼, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는, 3D 공간 객체의 모든 깊이 계층에 대해 초기 프린지 패턴을 생성할 수 있다.
다른 예로, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는, 홀로그램 평면과의 거리에 기초한 3D 공간 객체의 깊이 계층에 속하는 복수의 3D 포인트 중 대표 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴을 생성할 수 있다. 여기서, 대표 3D 포인트는 동일한 깊이 계층에 속하는 3D 포인트들 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는 동일한 깊이 계층에 속하는 3D 포인트들 중에서, 각 3D 포인트에 대응하는 중심 픽셀이 홀로그램 평면의 정중앙에 위치하거나, 또는 정중앙에 위치하는 픽셀과 가까운 중심 픽셀의 3D 포인트를 대표 3D 포인트로 결정할 수 있다.
이어, 802 단계에서, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는, 초기 프린지 패턴에 기초하여 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
일례로, 깊이 계층에 속하는 모든 3D 포인트의 초기 프린지 패턴을 이용하여 포인트 홀로그램을 생성하는 경우, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는, 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀을 이용하여 기준 영역에 포함된 보간 픽셀의 픽셀값을 생성할 수 있다. 예를 들어, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는 기준 픽셀의 픽셀값에 기초하여 선형 보간을 수행함에 따라 보간 픽셀의 픽셀값을 생성할 수 있다. 여기서, 기준 영역은, 포인트 홀로그램의 주기성 및 대칭성에 기초하여 패턴 복사를 이용하여 포인트 홀로그램을 생성하기 위한 영역으로, 초기 프린지 패턴을 기준으로 좌측 또는 우측 영역으로 기설정될 수 있다. 이처럼, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는, 보간 및 기준 영역의 패턴을 복사함에 따라 3D 포인트에 대응하는 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
다른 예로, 대표 포인트 홀로그램을 이용하여 깊이 계층에 속하는 모든 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 생성하는 경우, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는, 대표 3D 포인트의 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀의 픽셀값에 기초하여 보간을 수행하여 기준 영역에 포함된 보간 픽셀의 픽셀값을 생성할 수 있다. 그리고, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는, 기준 영역의 패턴을 복사하여 대표 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
이어, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는, 픽셀 거리에 기초하여 대표 포인트 홀로그램을 이동 복사함에 따라 타겟 3D 포인트에 대응하는 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다. 여기서, 픽셀 거리는, 대표 3D 포인트에 대응하는 중심 픽셀의 위치와 3D 포인트 2(503)에 대응하는 중심 픽셀의 위치 간의 거리이고, 타겟 3D 포인트는, 대표 3D 포인트와 동일한 깊이 계층에 속하는 3D 포인트들 중 포인트 홀로그램을 생성하고자 하는 3D 포인트이다. 예를 들어, 타겟 3D 포인트는, 대표 3D 포인트와 동일한 깊이 계층에 속하는 3D 포인트들 중 대표 3D 포인트를 제외한 나머지 3D 포인트가 될 수 있다.
이처럼, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는, 깊이 계층 별로 대표 포인트 홀로그램만을 생성하고, 대표 포인트 홀로그램을 이동 복사함에 따라 각 깊이 계층에 속하는 모든 3D 포인트에 대응하는 포인트 홀로그램을 생성할 수도 있다.
그리고, 803 단계에서, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는, 깊이 계층에 속하는 각 3D 포인트에 대응하는 포인트 홀로그램을 누적하여 깊이 계층 별로 홀로그램 패턴을 생성할 수 있다. 예를 들어, 깊이 계층이 n개인 경우, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는 n개의 홀로그램 패턴을 생성할 수 있다.
이어, 804 단계에서, 3D 홀로그램 생성 장치(100)는, 깊이 계층 별 홀로그램 패턴을 공간 광 변조하여 3D 홀로그램을 생성할 수 있다.
이상의 도 8에서는, 3D 홀로그램 생성 장치가 초기 프린지 패턴을 이용하여 3D 포인트에 대응하는 포인트 홀로그램을 생성하는 것에 대해 설명하였으나, 이는 실시예에 해당되며, 3D 홀로그램 생성 장치는 룩업 테이블을 이용하여 포인트 홀로그램을 생성할 수 있다.
일례로, 룩업 테이블은 깊이 계층에 속하는 모든 3D 포인트 각각의 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀의 픽셀값을 미리 저장하고 있을 수 있다.
다른 예로, 룩업 테이블은 각 깊이 계층에 속하는 대표 3D 포인트의 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀의 픽셀값 만을 미리 저장하고 있을 수 있다,
또 다른 예로, 룩업 테이블은, 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀의 픽셀값, 보간 하고자 하는 픽셀 위치에 대한 반경(radius)값을 미리 저장하고 있을 수 있다.
또 다른 예로, 룩업 테이블은, 기준 영역에 포함된 모든 픽셀의 픽셀값을 미리 저장하고 있을 수 있다.
이처럼, 룩업 테이블을 이용하는 경우, 3D 홀로그램 생성 장치는 초기 프린지 패턴을 생성하는 과정을 생략하고 바로 포인트 홀로그램을 생성함에 따라 연산 시간 및 연산량을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 홀로그램 생성 장치
101: 초기 프린지 패턴 생성부
102: 포인트 홀로그램 생성부
103: 홀로그램 패턴 생성부
104: 3D 홀로그램 생성부

Claims (21)

  1. 3D(Dimension) 공간 객체에 포함된 3D 포인트의 초기 프린지 패턴(Elemental Fringe Pattern)을 생성하는 단계;
    상기 초기 프린지 패턴에 기초하여 포인트 홀로그램(point hologram)을 생성하는 단계;
    상기 포인트 홀로그램을 이용하여 홀로그램 패턴(hologram pattern)을 생성하는 단계; 및
    상기 홀로그램 패턴을 이용하여 3D 홀로그램을 생성하는 단계
    를 포함하는 3D 홀로그램 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초기 프린지 패턴을 생성하는 단계는,
    홀로그램 평면과의 거리에 기초한 상기 3D 공간 객체의 깊이 계층(depth layer)에 속하는 각 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴을 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초기 프린지 패턴을 생성하는 단계는,
    홀로그램 평면에 포함된 복수의 픽셀들 중 상기 3D 포인트와 대응하는 위치의 중심 픽셀에 기초하여 기준 픽셀을 결정하고, 상기 기준 픽셀을 포함하는 초기 프린지 패턴을 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 포인트 홀로그램을 생성하는 단계는,
    상기 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀을 이용하여 보간된 픽셀들을 포함하는 기준 영역의 패턴을 복사하여 상기 포인트 홀로그램을 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 초기 프린지 패턴을 생성하는 단계는,
    홀로그램 평면과의 거리에 기초한 상기 3D 공간 객체의 깊이 계층(depth layer)에 속하는 복수의 3D 포인트 중 적어도 하나의 대표 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴을 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 포인트 홀로그램을 생성하는 단계는,
    상기 대표 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴에 기초하여 대표 포인트 홀로그램을 생성하는 단계; 및
    상기 대표 포인트 홀로그램을 이동 복사하여 상기 깊이 계층에 속하는 복수의 3D 포인트 중 상기 대표 3D 포인트를 제외한 나머지 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 생성하는 단계
    를 포함하는 3D 홀로그램 생성 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 나머지 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 생성하는 단계는,
    상기 홀로그램 평면에서 대표 3D 포인트에 대응하는 중심 픽셀의 위치 및 상기 나머지 3D 포인트에 대응하는 중심 픽셀의 위치에 기초하여 상기 나머지 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 포인트 홀로그램을 생성하는 단계는,
    상기 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀의 픽셀값이 저장된 룩업 테이블(Look UP Table: LUT)을 이용하여 상기 포인트 홀로그램을 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 포인트 홀로그램을 생성하는 단계는,
    상기 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀의 픽셀값이 저장된 룩업 테이블(Look UP Table: LUT) 및, 보간 하고자 하는 픽셀 위치에 대한 반경(radius)값이 저장된 룩업 테이블(Look UP Table: LUT)을 이용하여 상기 포인트 홀로그램을 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 홀로그램 패턴을 생성하는 단계는,
    깊이 계층에 포함된 각 3D 포인트에 대응하는 포인트 홀로그램을 누적하여 깊이 계층 별로 상기 홀로그램 패턴을 생성하고,
    상기 3D 홀로그램을 생성하는 단계는,
    상기 깊이 계층 별로 생성된 홀로그램 패턴을 공간 광 변조(Spatial Light Modulation: SLM)하여 상기 3D 홀로그램을 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 방법.
  11. 3D(Dimension) 공간 객체에 포함된 3D 포인트의 초기 프린지 패턴(Elemental Fringe Pattern)을 생성하는 초기 프린지 패턴 생성부;
    상기 초기 프린지 패턴에 기초하여 포인트 홀로그램(point hologram)을 생성하는 포인트 홀로그램 생성부;
    상기 포인트 홀로그램을 이용하여 홀로그램 패턴(hologram pattern)을 생성하는 홀로그램 패턴 생성부; 및
    상기 홀로그램 패턴을 이용하여 3D 홀로그램을 생성하는 3D 홀로그램 생성부
    를 포함하는 3D 홀로그램 생성 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 초기 프린지 패턴 생성부는,
    홀로그램 평면과의 거리에 기초한 상기 3D 공간 객체의 깊이 계층(depth layer)에 속하는 각 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴을 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 초기 프린지 패턴 생성부는,
    홀로그램 평면에 포함된 복수의 픽셀들 중 상기 3D 포인트와 대응하는 위치의 중심 픽셀에 기초하여 기준 픽셀을 결정하고, 상기 기준 픽셀을 포함하는 초기 프린지 패턴을 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 포인트 홀로그램 생성부는,
    상기 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀을 이용하여 보간된 픽셀들을 포함하는 기준 영역의 패턴을 복사하여 상기 포인트 홀로그램을 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 초기 프린지 패턴 생성부는,
    홀로그램 평면과의 거리에 기초한 상기 3D 공간 객체의 깊이 계층(depth layer)에 속하는 복수의 3D 포인트 중 적어도 하나의 대표 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴을 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 포인트 홀로그램 생성부는,
    상기 대표 3D 포인트에 대응하는 초기 프린지 패턴에 기초하여 대표 포인트 홀로그램을 생성하고, 상기 대표 포인트 홀로그램을 이동 복사하여 상기 깊이 계층에 속하는 복수의 3D 포인트 중 상기 대표 3D 포인트를 제외한 나머지 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 포인트 홀로그램 생성부는,
    상기 홀로그램 평면에서 대표 3D 포인트에 대응하는 중심 픽셀의 위치 및 상기 나머지 3D 포인트에 대응하는 중심 픽셀의 위치에 기초하여 상기 나머지 3D 포인트의 포인트 홀로그램을 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 포인트 홀로그램 생성부는,
    상기 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀의 픽셀값이 저장된 룩업 테이블(Look UP Table: LUT)을 이용하여 상기 포인트 홀로그램을 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 포인트 홀로그램 생성부는,
    상기 초기 프린지 패턴에 포함된 기준 픽셀의 픽셀값이 저장된 룩업 테이블(Look UP Table: LUT), 및 보간 하고자 하는 픽셀 위치에 대한 반경(radius)값이 저장된 룩업 테이블(Look UP Table: LUT)을 이용하여 상기 포인트 홀로그램을 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 홀로그램 패턴 생성부는,
    깊이 계층에 포함된 각 3D 포인트에 대응하는 포인트 홀로그램을 누적하여 깊이 계층 별로 상기 홀로그램 패턴을 생성하고,
    상기 3D 홀로그램 생성부는,
    상기 깊이 계층 별로 생성된 홀로그램 패턴을 공간 광 변조(Spatial Light Modulation: SLM)하여 상기 3D 홀로그램을 생성하는 것을 특징으로 하는 3D 홀로그램 생성 장치.
  21. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160018669A (ko) * 2013-06-06 2016-02-17 시리얼 테크놀로지즈 에스.에이. 홀로그램 데이터를 계산하기 위한 장치 및 방법
KR20160084065A (ko) * 2015-01-05 2016-07-13 한국전자통신연구원 홀로그램 생성 장치 및 방법
US9727023B2 (en) 2013-04-15 2017-08-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for generating hologram pattern
WO2018105786A1 (ko) * 2016-12-08 2018-06-14 전자부품연구원 홀로그래픽 영상처리 장치 및 방법
KR20180076540A (ko) * 2016-12-28 2018-07-06 한국과학기술연구원 깊은 심도 표현이 가능한 이진 홀로그램 생성 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램
US10146181B2 (en) 2014-09-23 2018-12-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for displaying holographic three-dimensional image
KR20190078211A (ko) * 2017-12-26 2019-07-04 한국전자통신연구원 홀로그램 생성 장치 및 그 방법

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101841624B1 (ko) * 2012-01-25 2018-03-26 삼성전자주식회사 고속으로 3ｄ 홀로그램을 생성하는 방법 및 장치
US9465361B2 (en) * 2014-03-31 2016-10-11 Disney Enterprises, Inc. Image based multiview multilayer holographic rendering algorithm
KR101803139B1 (ko) * 2015-01-27 2017-11-29 한국전자통신연구원 3d 홀로그램 왜곡 보정 방법 및 장치
KR102464363B1 (ko) 2015-09-30 2022-11-07 삼성전자주식회사 푸리에 변환을 수행하는 방법 및 장치
JP7077958B2 (ja) * 2016-12-15 2022-05-31 凸版印刷株式会社 記録方法、光学フィルム、および位相変調構造体
GB2569206B (en) 2018-05-25 2019-12-04 Dualitas Ltd A method of displaying a hologram on a display device comprising pixels
WO2021207582A1 (en) * 2020-04-09 2021-10-14 Looking Glass Factory, Inc. System and method for generating light field images
KR102603032B1 (ko) * 2020-06-05 2023-11-16 한국전자통신연구원 축 분할 기반의 홀로그램 생성 방법 및 장치
US11736680B2 (en) 2021-04-19 2023-08-22 Looking Glass Factory, Inc. System and method for displaying a three-dimensional image
GB2617578B (en) * 2022-04-12 2024-05-22 Koenig & Bauer Banknote Solutions Sa Methods for designing a printed image for a security feature

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0202139D0 (en) * 2002-01-30 2002-03-20 Xyz Imaging Inc Methods concerning the preparation of digital data required in holographic printing machines
JP4191419B2 (ja) 2002-03-11 2008-12-03 浜松ホトニクス株式会社 計算機ホログラム作成装置および方法
DE102004063838A1 (de) 2004-12-23 2006-07-06 Seereal Technologies Gmbh Verfahren und Einrichtung zum Berechnen computer generierter Videohologramme
KR100664872B1 (ko) 2005-04-11 2007-01-03 김영철 1차원 홀로그램을 이용한 영상 표시장치
JP5265546B2 (ja) 2006-09-01 2013-08-14 シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニム サブホログラムを使用してビデオホログラムをリアルタイムに生成する方法
CN101563659B (zh) 2006-12-01 2013-08-21 F.珀斯扎特胡有限公司 计算机生成全息图
JP2008159200A (ja) 2006-12-26 2008-07-10 Sony Corp ホログラム再生装置、ホログラム再生方法、読出装置、読出方法
KR100844244B1 (ko) 2007-01-16 2008-07-07 김영철 체적 홀로그램과 가변주기 회절격자를 이용한 영상표시장치
DE102007023740B4 (de) 2007-05-16 2009-04-09 Seereal Technologies S.A. Verfahren zur Generierung von Videohologrammen für eine holographische Wiedergabeeinrichtung mit wahlfreier Adressierung
KR100837365B1 (ko) 2007-07-27 2008-06-12 광운대학교 산학협력단 룩업 테이블을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 생성과 재생방법 및 그 장치
KR20090088047A (ko) 2008-02-14 2009-08-19 김동욱 고속 컴퓨터 생성 홀로그램 기법
JP5072763B2 (ja) 2008-08-01 2012-11-14 浜松ホトニクス株式会社 ホログラム作成方法
KR100973031B1 (ko) 2009-04-06 2010-07-30 광운대학교 산학협력단 룩업 테이블과 영상의 시간적 중복성을 이용한 3차원 동영상 컴퓨터 형성 홀로그램 생성 방법 및 그 장치
KR101021127B1 (ko) 2009-04-06 2011-03-14 광운대학교 산학협력단 룩업 테이블과 영상의 공간적 중복성을 이용한 컴퓨터 형성 홀로그램 산출 방법 및 그 장치

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9727023B2 (en) 2013-04-15 2017-08-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for generating hologram pattern
KR20160018669A (ko) * 2013-06-06 2016-02-17 시리얼 테크놀로지즈 에스.에이. 홀로그램 데이터를 계산하기 위한 장치 및 방법
US10146181B2 (en) 2014-09-23 2018-12-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for displaying holographic three-dimensional image
KR20160084065A (ko) * 2015-01-05 2016-07-13 한국전자통신연구원 홀로그램 생성 장치 및 방법
WO2018105786A1 (ko) * 2016-12-08 2018-06-14 전자부품연구원 홀로그래픽 영상처리 장치 및 방법
KR20180065819A (ko) * 2016-12-08 2018-06-18 전자부품연구원 홀로그래픽 영상처리 장치 및 방법
KR20180076540A (ko) * 2016-12-28 2018-07-06 한국과학기술연구원 깊은 심도 표현이 가능한 이진 홀로그램 생성 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램
KR20190078211A (ko) * 2017-12-26 2019-07-04 한국전자통신연구원 홀로그램 생성 장치 및 그 방법

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