KR20160004123A - 이미지 처리 장치, 및 이의 동작 방법 - Google Patents

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KR20160004123A
KR20160004123A KR1020140082613A KR20140082613A KR20160004123A KR 20160004123 A KR20160004123 A KR 20160004123A KR 1020140082613 A KR1020140082613 A KR 1020140082613A KR 20140082613 A KR20140082613 A KR 20140082613A KR 20160004123 A KR20160004123 A KR 20160004123A
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이진호
김유경
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삼성전자주식회사
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Abstract

이미지 처리 장치, 및 이의 동작 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 이미지 보정 방법은 투사 이미지들을 촬영하여 제1 촬영 이미지들을 생성하는 단계와, 상기 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기에 따른 픽셀 수를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 상기 제1 촬영 이미지들을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

이미지 처리 장치, 및 이의 동작 방법{IMAGE PROCESSING DEVICE, AND METHOD THEREOF}
아래 실시예들은 이미지 처리 장치, 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
최근에, 3D 컨텐츠가 보급됨에 따라, 안경식 3D TV 및 무안경식 3D TV가 보급되고 있다.
안경식 3D TV는 편광 안경을 이용하여 3D 영상을 제공하는 것으로, 안경 착용에 따른 사용자들의 불편이 존재하고, 수렴 초점 불일치(accommodation-vergence conflict) 현상으로 인해 시청 시 상기 사용자들에게 피로감을 유발한다.
무안경식 3D TV는 렌티큘러 렌즈(lenticular lens) 등을 이용하여 다시점(multi-view) 영상을 구현하여 3D 영상을 제공하는 시점 기반 이미징(view point-based imaging) 방법과 라이트 필드 광선(light field ray)의 합성 방법을 이용하여 분리되어 생성된 2D 영상을 재조합하여 3D 영상을 제공하는 라이트 필드 기반 이미징(light field-based imaging) 방법이 있다.
시점 기반 이미징 방법을 위한 시스템은 생성된 시점들의 수에 따라 디스플레이 해상도의 저하가 발생하고, 시청 각도 및 시청 거리에 한계를 갖는다.
라이트 필드 기반 이미징 방법을 위한 시스템은 광선(light) 방향 성분에 대응하여 프로젝터의 배치 대수를 증가시켜 요구되는 해상도를 확보하여, 고해상도의 3D 영상을 구현한다.
실시예들은 광학 모듈 자체 밝기 및 색 온도 차이, 시스템 구성에 의한 색 온도 차이에 의해 발생하는 이미지의 밝기 및 색상 불균일이 보상된 선명한 3D 이미지를 생성하는 기술을 제공할 수 있다.
또한, 실시예들은 광학 모듈의 배치 위치 차이, 스크린의 산란 특성, 반사 거울의 반사율 차이 등에 발생하는 이미지의 밝기 및 색상 불균일이 보상된 선명한 3D 이미지를 생성하는 기술을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 이미지 처리 방법은 투사 이미지들을 촬영하여 제1 촬영 이미지들을 생성하는 단계와, 상기 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기에 따른 픽셀 수를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 상기 제1 촬영 이미지들을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 생성하는 단계는 스크린을 투과하는 상기 투사 이미지들을 촬영하여 상기 제1 촬영 이미지들을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 생성하는 단계는 스크린에서 반사되는 상기 투사 이미지들을 촬영하여 상기 제1 촬영 이미지들을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 보정하는 단계는 상기 제1 촬영 이미지들의 상기 색상의 밝기에 따른 픽셀 수를 계산하여 상기 색상의 분포를 분석하는 단계와, 상기 제1 촬영 이미지들의 상기 색상의 밝기(intensity)를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 색상의 밝기를 분석하는 단계는 상기 제1 촬영 이미지들의 상기 색상의 밝기의 최대값을 비교하여 상기 제1촬영 이미지들 중에서 기준 이미지를 선택하는 단계와, 상기 기준 이미지를 이용하여 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기준 이미지를 이용하여 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 단계는 상기 기준 이미지와 상기 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기의 최대값을 비교하여 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기준 이미지를 이용하여 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 단계는 상기 기준 이미지와 상기 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기 구간별 픽셀 수를 비교하여 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 색상의 밝기를 분석하는 단계는 상기 제1 촬영 이미지들의 상기 색상의 밝기의 최대값을 평균화하는 단계와, 평균화된 최대값에 기초하여 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 보정하는 단계는 상기 제1 촬영 이미지들의 상기 색상의 밝기에 따른 픽셀 수를 계산하여 상기 색상의 분포를 분석하는 단계와, 분석 결과에 기초하여 상기 제1 촬영 이미지들의 밝기 값, 이득(gain) 값, 감마(gamma) 값 중에서 적어도 하나의 조정을 통해 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 선택하는 단계는 상기 제1 촬영 이미지들 중에서 밝기의 최대 값이 가장 작은 촬영 이미지를 상기 기준 이미지로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 선택하는 단계는 상기 제1 촬영 이미지들 중에서 밝기의 최대 값이 중간인 촬영 이미지를 상기 기준 이미지로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 보정된 제1 촬영 이미지들을 이용하여 통합 이미지를 생성하고, 상기 통합 이미지의 밝기 분포를 역으로 변경한 그레이 레벨 이미지를 생성하는 단계와, 상기 그레이 레벨 이미지에 기초하여 입력 이미지를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 통합 이미지를 생성하는 단계는 상기 통합 이미지의 밝기 분포를 역으로 변경한 후, 상기 통합 이미지의 그레이 레벨을 함수화하여 상기 그레이 레벨 이미지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 보정된 제1 촬영 이미지들을 촬영하여 제2 촬영 이미지들을 생성하고, 상기 제2 촬영 이미지들의 밝기 분포를 그레이 레벨로 추출하고, 상기 밝기 분포를 역으로 변경하여 그레이 레벨 이미지들을 생성하는 단계와, 상기 그레이 레벨 이미지들에 기초하여 입력 이미지를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 보정된 제1 촬영 이미지들의 밝기 분포를 역으로 변경하여 그레이 레벨 이미지들을 생성하는 단계와, 상기 그레이 레벨 이미지들에 기초하여 입력 이미지를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 그레이 레벨 이미지들을 생성하는 단계는 밝기 분포가 변경된 제1 촬영 이미지들에서 밝기 분포가 존재하는 영역만을 전체 이미지로 확장 적용하여 상기 그레이 레벨 이미지들을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 이미지 처리 장치는 투사 이미지들을 촬영하여 제1 촬영 이미지들을 생성하는 촬영부와, 상기 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기에 따른 픽셀 수를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 상기 제1 촬영 이미지들을 보정하는 이미지 보정부를 포함할 수 있다.
상기 이미지 보정부는 상기 제1 촬영 이미지들의 상기 색상의 밝기에 따른 픽셀 수를 계산하여 상기 색상의 밝기를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정할 수 있다.
상기 이미지 보정부는 상기 제1 촬영 이미지들의 상기 색상의 밝기의 최대값을 비교하여 상기 제1촬영 이미지들 중에서 기준 이미지를 선택하고, 상기 기준 이미지를 이용하여 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정할 수 있다.
상기 이미지 보정부는 보정된 제1 촬영 이미지들을 이용하여 통합 이미지를 생성하고, 상기 통합 이미지의 밝기 분포를 역으로 변경한 그레이 레벨 이미지를 생성할 수 있다.
상기 장치는 상기 그레이 레벨 이미지에 기초하여 입력 이미지를 생성하는 이미지 생성부를 더 포함할 수 있다.
상기 이미지 보정부는 보정된 제1 촬영 이미지들의 밝기 분포를 역으로 변경하여 그레이 레벨 이미지들을 생성할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 개략적인 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 이미지 처리 장치의 개략적인 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 촬영부에 의해 생성되는 촬영 이미지를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 촬영 이미지의 색상의 분포 분석 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 제1 촬영 이미지들 각각에 대응하는 그레이 레벨 이미지들 각각을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 이미지 처리 장치의 일 실시 예에 따른 동작 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 8은 도 1에 도시된 이미지 처리 장치의 다른 실시 예에 따른 동작 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 9는 도 1에 도시된 이미지 처리 장치의 또 다른 실시 예에 따른 동작 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 1을 참조하면, 디스플레이 시스템(display system; 10)은 디스플레이 장치(display device; 100) 및 이미지 처리 장치(image processing device; 200)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 시스템(10)은 무안경 방식 3D 디스플레이 시스템일 수 있다.
디스플레이 장치(100)는 이미지 처리 장치(200)로부터 전송된 입력 이미지에 기초하여 3D 이미지(3D image)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 입력 이미지는 2D 이미지 또는 3D 이미지일 수 있다. 디스플레이 장치(100)는 이미지를 디스플레이할 수 있는 모든 장치를 포함할 수 있고, 컴퓨터 또는 휴대용 장치의 디스플레이를 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이 장치(100)는 라이트 필드 3D 디스플레이 장치일 수 있다.
이미지 처리 장치(200)는 디스플레이 시스템(10)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 이미지 처리 장치(200)는 마더보드(motherboard)와 같은 인쇄 회로 기판(printed circuit board(PCB)), 집적 회로(integrated circuit(IC)), 또는 SoC(system on chip)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 이미지 처리 장치(200)는 애플리케이션 프로세서(application processor)일 수 있다.
디스플레이 장치(100)가 입력 이미지에 기초하여 3D 이미지를 생성하도록, 이미지 처리 장치(200)는 상기 입력 이미지를 생성하고, 상기 입력 이미지를 디스플레이 장치(100)로 전송할 수 있다.
이미지 처리 장치(200)는 투사 이미지들을 촬영하여 제1 촬영 이미지들을 생성하고 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기에 따른 픽셀 수를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 제1 촬영 이미지들을 보정할 수 있다.
이미지 처리 장치(200)는 보정된 제1 촬영 이미지들에 기초하여 입력 이미지를 생성할 수 있다.
예를 들어, 이미지 처리 장치(200)는 보정된 제1 촬영 이미지들을 이용하여 통합 이미지를 생성하고, 통합 이미지의 밝기 분포를 역으로 변경한 그레이 레벨 이미지를 생성할 수 있다. 이미지 처리 장치(200)는 그레이 레벨 이미지에 기초하여 입력 이미지를 생성할 수 있다.
다른 예를 들어, 이미지 처리 장치(200)는 보정된 제1 촬영 이미지들을 동시에 촬영하여 제2 촬영 이미지들을 생성하고, 제2 촬영 이미지들의 밝기 분포를 그레이 레벨로 추출하고, 상기 밝기 분포를 역으로 변경할 수 있다. 이미지 처리 장치(200)는 밝기 분포가 변경된 제2 촬영 이미지들에서 밝기 분포가 존재하는 영역만을 전체 이미지로 확장 적용하여 그레이 레벨 이미지들을 생성할 수 있다. 이미지 처리 장치(200)는 그레이 레벨 이미지들에 기초하여 입력 이미지를 생성할 수 있다.
도 1 에서는 이미지 처리 장치(200)가 디스플레이 장치(100)의 외부에 구현되는 별도의 장치로 도시하고 있지만, 실시예에 따라 이미지 처리 장치(200)는 디스플레이 장치(100)의 내부에 구현될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 디스플레이 장치의 개략적인 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 광학 모듈 어레이(optical module array; 110), 스크린(screen; 130), 및 반사 거울들(reflection mirrors; 153 및 155)을 포함할 수 있다.
광학 모듈 어레이(110)는 복수의 광학 모듈들(115-1~115-n; n은 1보다 큰 자연수)을 포함할 수 있다. 복수의 광학 모듈들(115-1~115-n)의 동작과 복수의 광학 모듈들(115-1~115-n)에 연관된 동작은 실질적으로 동일하므로, 도 2에서는 설명의 편의를 위해 하나의 광학 모듈, 예를 들어 광학 모듈(115-1)을 기준으로 설명한다.
광학 모듈(115-1)은 이미지 처리 장치(200)로부터 전송된 입력 이미지를 스크린(130)으로 출력(또는 투사)할 수 있다. 구체적으로, 광학 모듈(115-1)은 이미지 처리 장치(200)로부터 전송된 입력 이미지에 대응하는 적어도 하나의 광선(ray)을 조사할 수 있다. 예를 들어, 입력 이미지는 라이트 필드 이미지(light field image), 다시점 이미지(multi-view image) 또는 초다시점 이미지(super multi-view image)를 3D 이미지로 형성하기 위한 입력 이미지일 수 있다. 입력 이미지는 2D 이미지 또는 3D 이미지일 수 있다.
예를 들어, 광학 모듈(115-1)은 프로젝터(projector)로 구현될 수 있다. 또한, 광학 모듈(115-1)은 공간 광 변조기(Spatial Light Modulator(SLM))을 포함하는 마이크로 디스플레이인 광학 모듈로 구현될 수 있다.
스크린(130)은 광학 모듈(115-1)로부터 출력된 입력 이미지를 디스플레이할 수 있다. 구체적으로, 스크린(130)은 광학 모듈(115-1)로부터 출력된 입력 이미지에 대응하는 적어도 하나의 광선을 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 광선이 합성(또는 중첩)되어 생성된 3D 이미지가 스크린(130)에 디스플레이될 수 있다. 스크린(130)은 수직 산란 스크린(vertical diffuser screen) 또는 이방성 산란 스크린(anisotropic diffuser screen)일 수 있다.
복수의 반사 거울들(153 및 155)은 광학 모듈(115-1)로부터 출력된 광선들 중에서 스크린(130) 밖으로 벗어난 일부 광선들을 스크린(130) 안쪽으로 반사시킬 수 있다.
제1 반사 거울(153)은 스크린(130)의 일측, 예를 들어 좌측에 배치되고, 스크린(130)의 좌측 외부로 출력된 일부 광선을 스크린(130)으로 반사시킬 수 있다. 제2 반사 거울(155)은 스크린(130)의 타측, 예를 들어 우측에 배치되고, 스크린(130)의 우측 외부로 출력된 일부 광선들을 스크린(130)으로 반사시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 반사 거울(153)과 제2 반사 거울(155) 각각은 스크린(130)과 수직으로 배치될 수 있다. 제1 반사 거울(153)의 일측면은 광학 모듈 어레이(110)와 수직을 이루고, 제1 반사 거울(153)의 타측면은 스크린(130)과 수직이 되도록 배치될 수 있다. 제2 반사 거울(155)의 일측면은 광학 모듈 어레이(110)와 수직을 이루고, 제2 반사 거울(155)의 타측면은 스크린(130)과 수직이 되도록 배치될 수 있다.
다른 예를 들어, 제1 반사 거울(153)과 제2 반사 거울(155)은 스크린(130)의 중심에 대해 일정 각도로 기울어져 배치될 수 있다. 제1 반사 서울(153)의 일측면은 광학 모듈 어레이(110)와 제1 각도를 이루고, 제1 반사 거울(153)의 타측면은 스크린(130)과 제2 각도가 되도록 배치될 수 있다. 제2 반사 거울(155)의 일측면은 광학 모듈 어레이(110)와 제3 각도를 이루고, 제2 반사 거울(155)의 타측면은 스크린(130)과 제4 각도가 되도록 배치될 수 있다. 제1 각도와 제3 각도는 동일하거나 상이할 수 있다. 제2 각도와 제4 각도는 동일하거나 상이할 수 있다. 즉, 제1 반사 거울(153)과 제2 반사 거울(155)은 스크린(130)에 대해 일정 각도로 기울어져 광학 모듈(115-1)로부터 출력된 광선을 스크린(130)으로 반사할 수 있다. 일정 각도는 설정 가능할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 이미지 처리 장치의 개략적인 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 이미지 처리 장치(200)는 촬영부(capturing unit; 210), 이미지 보정부(image calibration unit; 230), 및 이미지 생성부(image generation unit; 250)를 포함할 수 있다.
촬영부(210)는 투사 이미지들을 촬영하여 제1 촬영 이미지들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 촬영부(210)는 연속적으로(sequentially) 투사 이미지들을 촬영하여 제1 촬영 이미지들을 생성할 수 있다. 투사 이미지들 각각은 복수의 광학 모듈들(115-1~115-n) 각각으로부터 스크린(130)으로 출력되며, 특정 이미지나 패턴이 없는 균일한 톤의 컬러 이미지일 수 있다.
촬영부(210)는 카메라(camera), 비디오 카메라(video camera) 등으로 구현될 수 있다. 또한, 촬영부(210)는 이미지 센서(image sensor)가 포함된 디지털 카메라, 카메라 모듈(camera module) 등 광학 이미지(optical image)를 전기 신호(electronic signal)로 변환하는 모든 촬상 장치(imaging device)로 구현될 수 있다.
구체적으로, 제1 광학 모듈(115-1)이 어느 하나의 투사 이미지를 스크린(130)으로 출력할 때, 촬영부(210)는 어느 하나의 투사 이미지를 촬영하여 어느 하나의 촬영 이미지를 생성할 수 있다. 제2 광학 모듈(115-2)이 다른 하나의 투사 이미지를 스크린(130)으로 출력할 때, 촬영부(210)는 다른 하나의 투사 이미지를 촬영하여 다른 하나의 촬영 이미지를 생성할 수 있다. 제n 광학 모듈(115-n)이 또 다른 하나의 투사 이미지를 스크린(130)으로 출력할 때, 촬영부(210)는 또 다른 하나의 투사 이미지를 촬영하여 또 다른 하나의 촬영 이미지를 생성할 수 있다. 촬영부(210)는 복수의 광학 모듈들(115-1~115-n)로부터 출력된 투사 이미지들을 촬영하여 제1 촬영 이미지들 모두를 획득할 때까지 상기 과정을 반복할 수 있다.
촬영부(210)는 시청자가 보는 조건을 만족하도록 구현될 수 있다. 예를 들어, 촬영부(210)는 스크린(130)을 투과하는 투사 이미지들을 촬영하여 제1 촬영 이미지들을 생성할 수 있다. 촬영부(210)는 스크린(130)의 전방에 위치할 수 있다. 다른 예를 들어, 촬영부(210)는 스크린(130)에서 반사되는 투사 이미지들을 촬영하여 제1 촬영 이미지들을 생성할 수 있다. 촬영부(210)는 스크린(130)과 광학 모듈 어레이(110) 사이에 위치할 수 있다.
촬영부(210)는 제1 촬영 이미지들을 이미지 보정부(230)로 전송할 수 있다.
이미지 보정부(230)는 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기에 따른 픽셀 수를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 제1 촬영 이미지들을 보정할 수 있다. 예를 들어, 이미지 보정부(230)는 제1 촬영 이미지들의 색상의 픽셀 수를 계산하여 색상의 분포를 분석할 수 있다. 색상은 적색, 녹색, 청색 중 적어도 하나일 수 있다.
이미지 보정부(230)는 분석 결과에 기초하여 제1 촬영 이미지들의 밝기 값, 이득(gain) 값, 및 감마(gamma) 값 중에서 적어도 하나의 조정을 통해 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 촬영부에 의해 생성되는 촬영 이미지를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 촬영 이미지의 색상의 분포 분석 결과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4에서는 설명의 편의를 위해 복수의 광학 모듈 중에서 어느 하나로부터 출력된 투사 이미지를 촬영한 촬영 이미지만을 도시하고, 도 5에서는 촬영 이미지의 색상, 예를 들어 적색, 녹색, 청색의 밝기 분포만을 도시한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 투사 이미지는 스크린(130)에서 수직 방향으로 길쭉한 단위 이미지 블록으로 표시될 수 있다. 이에, 촬영부(210)에 의해 촬영된 촬영 이미지(IM1)는 단위 이미지 블록(303)을 포함할 수 있다. 단위 이미지 블록(303)은 투사 이미지에 의해 직접 스크린(130)에 디스플레이되는 직접 투사 이미지 블록일 수 있다. 촬영 이미지(IM1)는 단위 이미지 블록(302)을 더 포함할 수 있다. 단위 이미지 블록(302)은 복수의 반사 거울들(153 및 155) 중에서 적어도 하나의 반사 거울에 의해 생성된 반사 투사 이미지 블록일 수 있다. 즉, 촬영 이미지(IM1)는 두 개의 이미지 블록(302 및 303)으로 구성될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 촬영 이미지(IM1) 내에서 두 개의 이미지 블록(302 및 303) 이외의 부분은 투사 이미지가 스크린(130)에서 보이지 않는 부분으로 검정색으로 표시될 수 있다.
이미지 보정부(230)에 의해 수행된 도 4에 도시된 촬영 이미지의 색상의 밝기 분포는 도 5에 도시된 바와 같을 수 있다.
도 5에서 선(310)은 적색을 가리키고, 선(320)은 녹색을 가리키고, 청색(330)을 가리킬 수 있다. 각 선(310, 320, 및 330)과 그래프 하단이 만나는 점은 각 색상의 밝기의 최대값을 가리킬 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해 이미지 보정부(230)가 밝기 조정을 통해 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 경우를 기준으로 설명한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 이미지 보정부(230)는 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기(intensity)를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정할 수 있다. 예를 들어, 이미지 보정부(230)는 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기의 최대값을 균일하게 조정하여 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 균일하게 보정할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 이미지 보정부(230)는 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기의 최대값을 비교하여 제1 촬영 이미지들 중에서 기준 이미지를 선택할 수 있다. 예를 들어, 이미지 보정부(230)는 제1 촬영 이미지들 중에서 밝기의 최대 값이 가장 작은 촬영 이미지를 기준 이미지로 선택할 수 있다. 다른 예를 들어, 이미지 보정부(230)는 제1 촬영 이미지들 중에서 밝기의 최대 값이 중간인 촬영 이미지를 기준 이미지로 선택할 수 있다.
이미지 보정부(230)는 기준 이미지를 이용하여 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정할 수 있다. 예를 들어, 이미지 보정부(230)는 기준 이미지와 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기의 최대값을 비교하여 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정할 수 있다. 다른 예를 들어, 이미지 보정부(230)는 기준 이미지와 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기 구간별 픽셀 수를 비교하여 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정할 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 이미지 보정부(230)는 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기의 최대 값을 평균화할 수 있다. 이미지 보정부(230)는 평균화된 최대값에 기초하여 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정할 수 있다.
즉, 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기의 최대값이 균일하게 조정될 때, 제1 촬영 이미지들의 단위 이미지 블록, 예를 들어 직접 투사 이미지 블록 및/또는 반사 투사 이미지 블록의 최대 밝기 및 색상(또는 색 온도)가 균일하게 조정될 수 있다.
이미지 보정부(230)는 보정된 제1 촬영 이미지들을 이용하여 그레이 레벨 이미지들 및/또는 그레이 레벨 이미지를 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 이미지 보정부(230)는 보정된 제1 촬영 이미지들의 밝기 분포를 역으로 변경하여 그레이 레벨 이미지들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 이미지 보정부(230)는 보정된 제1 촬영 이미지들의 밝기 분포를 역으로 변경하고, 밝기 분포가 변경된 제1 촬영 이미지들에서 밝기 분포가 존재하는 영역만을 전체 이미지로 확장 적용하여 그레이 레벨 이미지들을 생성할 수 있다.
도 6은 제1 촬영 이미지들 각각에 대응하는 그레이 레벨 이미지들 각각을 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6에서는 설명의 편의를 위해 제1 촬영 이미지들 중에서 하나의 촬영 이미지(IM2)만을 도시하였고, 이를 기준으로 설명한다.
도 6을 참조하면, 이미지 보정부(230)는 촬영 이미지(IM2)의 밝기 분포를 그레이 레벨로 추출할 수 있다. 이에, 직접 투사 이미지 블록(403)과 반사 투사 이미지 블록(405)을 포함하는 촬영 이미지(IM2)는 도 6에 도시된 바와 같을 수 있다. 직접 투사 이미지 블록(403)과 반사 투사 이미지 블록(405)은 도 4에서 설명한 바와 같을 수 있다. 이미지 보정부(230)는 촬영 이미지(IM2)의 밝기 분포를 역으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 이미지 보정부(230)는 두 개의 이미지 블록(403 및 405) 이외의 어두운 바탕을 밝은 바탕으로 변경할 수 있다. 또한, 이미지 보정부(230)는 두 개의 이미지 블록(403 및 405) 내의 밝기 분포도 역으로 변경할 수 있다. 이미지 보정부(230)는 밝기 분포가 변경된 촬영 이미지(IM3)에서 밝기 분포가 존재하는 영역, 즉 두 개의 이미지 블록(403 및 405)만을 전체 이미지로 확장 적용하여 그레이 레벨 이미지(IM4)를 생성할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 그레이 레벨 이미지(IM4)는 이미지 블록(403)이 확장 적용된 직접 투사 이미지 영역(407)과 이미지 블록(405)이 확장 적용된 반사 투사 이미지 영역(409)으로 구성될 수 있다.
다른 실시 예에 따라, 이미지 보정부(230)는 보정된 제1 촬영 이미지들을 이용하여 통합 이미지를 생성하고, 통합 이미지의 밝기 분포를 역으로 변경한 그레이 레벨 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 이미지 보정부(230)는 통합 이미지의 밝기 분포를 역으로 변경한 후, 통합 이미지의 그레이 레벨을 함수화하여 그레이 레벨 이미지를 생성할 수 있다. 즉, 이미지 보정부(230)는 광학 모듈들(115-1~115-n)에 실제 재현할 이미지, 예를 들어 3D 이미지를 보정하기 위한 그레이 레벨 이미지를 생성할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라, 이미지 보정부(230)는 보정된 제1 촬영 이미지들을 동시에 촬영한 제2 촬영 이미지들의 밝기 분포를 그레이 레벨로 추출하고, 밝기 분포를 역으로 변경할 수 있다. 이때, 광학 모듈들(115-1~115-n)은 보정된 제1 촬영 이미지들을 스크린(130)으로 출력하고, 촬영부(210)는 보정된 제1 촬영 이미지들을 촬영하여 제2 촬영 이미지들을 생성하고, 제2 촬영 이미지들을 이미지 보정부(230)로 전송할 수 있다. 보정된 제1 촬영 이미지들이 광학 모듈들(115-1~115-n)을 통해 스크린(130)으로 출력되기 전에, 보정된 제1 촬영 이미지들은 이미지 생성부(250)에 의해서 렌더링될 수 있다. 이미지 보정부(230)는 광학 모듈들(115-1~115-n) 각각에 의해 실제 재현할 이미지들 각각을 보정하기 위한 그레이 레벨 이미지들 각각을 생성할 수 있다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 이미지 보정부(230)는 그레이 레벨 이미지 및/또는 그레이 레벨 이미지들을 이미지 생성부(250)로 전송할 수 있다. 또한, 이미지 보정부(230)는 보정된 제1 촬영 이미지들을 이미지 생성부(250)로 전송할 수 있다.
이미지 생성부(250)는 그레이 레벨 이미지 및/또는 그레이 레벨 이미지들에 기초하여 입력 이미지를 생성할 수 있다. 이미지 생성부(250)는 그레이 레벨 이미지 및/또는 그레이 레벨 이미지들과 실제 재현할 이미지에 합성하여 입력 이미지를 생성할 수 있다. 또한, 이미지 생성부(250)는 보정된 제1 촬영 이미지들과 실제 재현할 이미지에 합성하여 입력 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 입력 이미지는 광학 모듈들(115-1~115-n) 각각에 대응하는 개별 이미지일 수 있다. 또한, 입력 이미지는 광학 모듈들(115-1~115-n) 각각에 대응하는 개별 이미지가 합성된 전체 이미지일 수 있다.
이미지 생성부(250)는 그래픽스 실시간 렌더링 모듈(graphics real-time rendering module)로 구현될 수 있다.
이미지 처리 장치(200)가 밝기 및 색상 중 적어도 하나가 동일 수준으로 보정된 제1 촬영 이미지들에 기초하여 광학 모듈들(115-1~115-n)의 입력 이미지를 생성함으로써, 이미지 처리 장치(200)는 광학 모듈들(115-1~115-n) 자체 밝기 및 색 온도 차이, 디스플레이 시스템(10) 구성에 의한 색 온도 차이에 의해 발생하는 이미지의 밝기 및 색상 불균일이 보상된 선명한 3D 이미지를 생성할 수 있다.
또한, 이미지 처리 장치(200)가 밝기 정보가 역으로 반영된 그레이 레벨 이미지 또는 그레이 레벨 이미지들에 기초하여 광학 모듈들(115-1~115-n)의 입력 이미지를 생성함으로써, 이미지 처리 장치(200)는 광학 모듈들(115-1~115-n)의 배치 위치 차이, 스크린(130)의 산란 특성, 복수의 반사 거울들의 반사율 차이 등에 발생하는 이미지의 밝기 및 색상 불균일이 보상된 선명한 3D 이미지를 생성할 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 이미지 처리 장치의 일 실시 예에 따른 동작 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 7을 참조하면, 이미지 처리 장치(200)는 투사 이미지들을 촬영하여 제1 촬영 이미지들을 생성할 수 있다(710).
이미지 처리 장치(200)는 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기에 따른 픽셀 수를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 제1 촬영 이미지들을 보정할 수 있다(720).
이미지 처리 장치(200)는 보정된 제1 촬영 이미지들의 밝기 분포를 역으로 변경할 수 있다(730).
이미지 처리 장치(200)는 밝기 분포가 변경된 제1 촬영 이미지들에서 밝기 분포가 존재하는 영역만을 전체 이미지로 확장 적용하여 그레이 레벨 이미지들을 생성할 수 있다(740).
이미지 처리 장치(200)는 그레이 레벨 이미지들에 기초하여 입력 이미지를 생성할 수 있다(750).
도 8은 도 1에 도시된 이미지 처리 장치의 다른 실시 예에 따른 동작 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 8을 참조하면, 이미지 처리 장치(200)는 투사 이미지들을 촬영하여 제1 촬영 이미지들을 생성할 수 있다(810).
이미지 처리 장치(200)는 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기에 따른 픽셀 수를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 제1 촬영 이미지들을 보정할 수 있다(820).
이미지 처리 장치(200)는 보정된 제1 촬영 이미지들을 이용하여 통합 이미지를 생성하고, 통합 이미지의 밝기 분포를 역으로 변경한 그레이 레벨 이미지를 생성할 수 있다(830).
이미지 처리 장치(200)는 그레이 레벨 이미지에 기초하여 입력 이미지를 생성할 수 있다(840).
도 9는 도 1에 도시된 이미지 처리 장치의 또 다른 실시 예에 따른 동작 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 9를 참조하면, 이미지 처리 장치(200)는 투사 이미지들을 촬영하여 제1 촬영 이미지들을 생성할 수 있다(910).
이미지 처리 장치(200)는 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기에 따른 픽셀 수를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 제1 촬영 이미지들을 보정할 수 있다(920).
이미지 처리 장치(200)는 보정된 제1 촬영 이미지들을 동시에 촬영하여 제2 촬영 이미지들을 생성하고, 제2 촬영 이미지들의 밝기 분포를 그레이 레벨로 추출하고, 상기 밝기 분포를 역으로 변경하여 그레이 레벨 이미지들을 생성할 수 있다(930).
이미지 처리 장치(200)는 그레이 레벨 이미지들에 기초하여 입력 이미지를 생성할 수 있다(940).
실시예에 따른 방법은 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 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (22)

  1. 투사 이미지들을 촬영하여 제1 촬영 이미지들을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기에 따른 픽셀 수를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 상기 제1 촬영 이미지들을 보정하는 단계
    를 포함하는 이미지 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는,
    스크린을 투과하는 상기 투사 이미지들을 촬영하여 상기 제1 촬영 이미지들을 생성하는 단계
    를 포함하는 이미지 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는,
    스크린에서 반사되는 상기 투사 이미지들을 촬영하여 상기 제1 촬영 이미지들을 생성하는 단계
    를 포함하는 이미지 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보정하는 단계는,
    상기 제1 촬영 이미지들의 상기 색상의 밝기에 따른 픽셀 수를 계산하여 상기 색상의 분포를 분석하는 단계;
    상기 제1 촬영 이미지들의 상기 색상의 밝기(intensity)를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 단계
    를 포함하는 이미지 처리 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 색상의 밝기를 분석하는 단계는,
    상기 제1 촬영 이미지들의 상기 색상의 밝기의 최대값을 비교하여 상기 제1촬영 이미지들 중에서 기준 이미지를 선택하는 단계; 및
    상기 기준 이미지를 이용하여 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 단계
    를 포함하는 이미지 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기준 이미지를 이용하여 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 단계는,
    상기 기준 이미지와 상기 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기의 최대값을 비교하여 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 단계
    를 포함하는 이미지 처리 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기준 이미지를 이용하여 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 단계는,
    상기 기준 이미지와 상기 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기 구간별 픽셀 수를 비교하여 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 단계
    를 포함하는 이미지 처리 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 색상의 밝기를 분석하는 단계는,
    상기 제1 촬영 이미지들의 상기 색상의 밝기의 최대값을 평균화하는 단계; 및
    평균화된 최대값에 기초하여 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 단계
    를 포함하는 이미지 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보정하는 단계는,
    상기 제1 촬영 이미지들의 상기 색상의 밝기에 따른 픽셀 수를 계산하여 상기 색상의 분포를 분석하는 단계;
    분석 결과에 기초하여 상기 제1 촬영 이미지들의 밝기 값, 이득(gain) 값, 감마(gamma) 값 중에서 적어도 하나의 조정을 통해 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 단계
    를 포함하는 이미지 처리 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 선택하는 단계는,
    상기 제1 촬영 이미지들 중에서 밝기의 최대 값이 가장 작은 촬영 이미지를 상기 기준 이미지로 선택하는 단계
    를 포함하는 이미지 처리 방법.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 선택하는 단계는,
    상기 제1 촬영 이미지들 중에서 밝기의 최대 값이 중간인 촬영 이미지를 상기 기준 이미지로 선택하는 단계
    를 포함하는 이미지 처리 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    보정된 제1 촬영 이미지들을 이용하여 통합 이미지를 생성하고, 상기 통합 이미지의 밝기 분포를 역으로 변경한 그레이 레벨 이미지를 생성하는 단계; 및
    상기 그레이 레벨 이미지에 기초하여 입력 이미지를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 이미지 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 통합 이미지를 생성하는 단계는,
    상기 통합 이미지의 밝기 분포를 역으로 변경한 후, 상기 통합 이미지의 그레이 레벨을 함수화하여 상기 그레이 레벨 이미지를 생성하는 단계
    를 포함하는 이미지 처리 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    보정된 제1 촬영 이미지들을 촬영하여 제2 촬영 이미지들을 생성하고, 상기 제2 촬영 이미지들의 밝기 분포를 그레이 레벨로 추출하고, 상기 밝기 분포를 역으로 변경하여 그레이 레벨 이미지들을 생성하는 단계; 및
    상기 그레이 레벨 이미지들에 기초하여 입력 이미지를 생성하는 단계
    를 더 포함하는 이미지 처리 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    보정된 제1 촬영 이미지들의 밝기 분포를 역으로 변경하여 그레이 레벨 이미지들을 생성하는 단계; 및
    상기 그레이 레벨 이미지들에 기초하여 입력 이미지를 생성하는 단계
    더 포함하는 이미지 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 그레이 레벨 이미지들을 생성하는 단계는,
    밝기 분포가 변경된 제1 촬영 이미지들에서 밝기 분포가 존재하는 영역만을 전체 이미지로 확장 적용하여 상기 그레이 레벨 이미지들을 생성하는 단계
    를 포함하는 이미지 처리 방법.
  17. 투사 이미지들을 촬영하여 제1 촬영 이미지들을 생성하는 촬영부; 및
    상기 제1 촬영 이미지들의 색상의 밝기에 따른 픽셀 수를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 상기 제1 촬영 이미지들을 보정하는 이미지 보정부
    를 포함하는 이미지 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 이미지 보정부는,
    상기 제1 촬영 이미지들의 상기 색상의 밝기에 따른 픽셀 수를 계산하여 상기 색상의 밝기를 분석하고, 분석 결과에 기초하여 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 이미지 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 이미지 보정부는,
    상기 제1 촬영 이미지들의 상기 색상의 밝기의 최대값을 비교하여 상기 제1촬영 이미지들 중에서 기준 이미지를 선택하고, 상기 기준 이미지를 이용하여 상기 제1 촬영 이미지들의 색상 및 밝기 중에서 적어도 하나를 동일 수준으로 보정하는 이미지 처리 장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 이미지 보정부는,
    보정된 제1 촬영 이미지들을 이용하여 통합 이미지를 생성하고, 상기 통합 이미지의 밝기 분포를 역으로 변경한 그레이 레벨 이미지를 생성하는 이미지 처리 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 그레이 레벨 이미지에 기초하여 입력 이미지를 생성하는 이미지 생성부를
    더 포함하는 이미지 처리 장치.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 이미지 보정부는,
    보정된 제1 촬영 이미지들의 밝기 분포를 역으로 변경하여 그레이 레벨 이미지들을 생성하는 이미지 처리 장치.
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