KR20170059879A - 입체 영상 촬영 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입체 영상 촬영 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 복수의 카메라부와 복수의 카메라부 각각에 대응하는 렌즈 어레이를 이용하여 전 방향에 대하여 깊이 정보를 포함하는 입체 영상을 촬영하는 입체 영상 촬영 장치에 관한 것이다.
이에 따른 본 발명은, 입체 영상 콘텐츠를 생성하는 입체 영상 촬영 장치로, 복수의 렌즈 어레이, 상기 복수의 렌즈 어레이 각각에 대응하고, 상기 복수의 렌즈 어레이 각각에 결상된 피사체의 영상을 촬영하는 복수의 카메라부 및 상기 복수의 카메라부에서 촬영된 복수의 영상을 기초로 상기 입체 영상 콘텐츠를 생성하는 영상 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치에 관한 것이다.

Description

입체 영상 촬영 장치{three-dimensional image photographing apparatus}

본 발명은 입체 영상 촬영 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 복수의 카메라부와 복수의 카메라부 각각에 대응하는 렌즈 어레이를 이용하여 깊이 정보를 포함하는 입체 영상을 촬영하는 입체 영상 촬영 장치에 관한 것이다.

TV나 영화관에서 제공되는 입체 영상 콘텐츠는 동시에 여러 사용자에게 입체 영상을 제공한다는 장점을 갖지만, 해상도나 시야각 등 현실감 제공에 있어서는 많은 제약이 존재하였다. 이에 최근에는, 한 명의 사용자에게만 극도의 현실감을 제공할 수 있는 가상현실(Virtual Reality; VR) 기술에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

가상현실 기술은 사용자가 안경이나 헬멧 형태의 장비를 착용한 상태에서, 사용자의 시선 방향에 따른 입체 영상을 제공하는 기술이다. 가상현실 기술을 이용한 서비스를 제공하기 위해서는, 360° 전 방향에 대한 영상 정보를 포함하여 입체 영상 콘텐츠를 구성하여야 한다.

종래의 입체 영상 촬영에서는, 복수의 카메라를 이용하여 360° 전 방향을 촬영하여 영상 정보를 구성한다. 그러나 이러한 종래의 방식에서는 영상이 촬영된 위치에 기반하여 입체 영상을 제공할 수 있을 뿐, 사용자가 임의의 방향으로 이동하여 시점이 변경되는 경우를 고려하지 않는다.

또한, 종래 기술에서는, 사용자의 이동에 의한 시점 변경을 고려하여, 변경된 사용자의 시점에서의 입체 영상을 제공하고자 하는 경우, 사용자의 동선을 고려한 각각의 시점에서 360° 전 방향을 촬영하여 영상 정보를 획득해야 하므로 실질적으로 구현이 어렵다는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가상현실과 같은 입체 영상 서비스를 위한 콘텐츠를 제작함에 있어서, 2D 이미지뿐만 아니라 깊이(depth) 정보를 포함하는 입체 영상을 촬영하여, 사용자의 시점 이동에 따라 적합한 입체 영상을 제공할 수 있도록 하는 입체 영상 촬영 장치를 제공한다.

본 발명은 360° 전 방향의 입체 영상을 촬영함에 있어서, 간단한 구조를 이용하여 피사체의 명시야(light field) 정보를 획득함으로써, 한 번의 촬영으로 360° 전 방향의 입체 영상을 제공하는 입체 영상 촬영 장치를 제공한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 입체 영상 콘텐츠를 생성하는 입체 영상 촬영 장치는, 복수의 렌즈 어레이, 상기 복수의 렌즈 어레이 각각에 대응하고, 상기 복수의 렌즈 어레이 각각에 결상된 피사체의 영상을 촬영하는 복수의 카메라부 및 상기 복수의 카메라부에서 촬영된 복수의 영상을 기초로 상기 입체 영상 콘텐츠를 생성하는 영상 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 렌즈 어레이는, N×M 배열의 요소 렌즈(elemental lens)들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 요소 렌즈들에는, 렌즈 어레이 내에서 상기 요소 렌즈들의 위치에 따라, 서로 다른 상기 피사체의 요소 영상들이 결상되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 요소 영상들은, 상호 간에, 상기 피사체에 대한 수직 및 수평 방향의 시차를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 피사체의 영상은, 상기 요소 렌즈들의 상기 요소 영상들을 포함하여 구성되는 요소 영상 어레이인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 카메라부는, 상기 복수의 렌즈 어레이 각각에 대한 상기 요소 영상 어레이를 2D 이미지로 촬영하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 영상 처리부는, 상기 요소 영상들 간의 상기 수직 및 수평 방향의 시차를 기초로, 상기 피사체에 대한 깊이 정보를 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 영상 처리부는, 상기 깊이 정보 및 상기 2D 이미지를 기초로 상기 입체 영상 콘텐츠를 생성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 깊이 정보 및 상기 2D 이미지는, 상기 입체 영상 콘텐츠를 재생하는 사용자의 시점 변화에 대응하는 이미지를 출력하기 위해 이용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 입체 영상 촬영 장치는, 복수의 카메라부와 복수의 카메라부 각각에 대응하는 렌즈 어레이로 구성되는 간단한 구조를 통해 2D 이미지와 깊이 정보를 획득할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 입체 영상 촬영 장치는, 사용자의 시점 이동에 따른 피사체의 영상 정보를 개별적으로 촬영하지 않고도, 한 번의 촬영으로 360° 전 방향의 입체 영상을 획득할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 입체 영상 촬영 장치는 실감형 스포츠, 3D 앨범, 가상 여행, 우주선/항공기 시뮬레이션 장비 등 다양한 가상현실 서비스에 적용되어, 더욱 현실적인 입체 영상을 제공할 수 있도록 한다.

도 1은 일반적인 입체 영상 촬영 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 입체 영상 촬영 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 입체 영상 촬영 장치를 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 렌즈 어레이를 구체적으로 나타낸 도면이다.

본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명은 생략될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 "포함한다," "포함할 수 있다." 등의 표현은 개시된 해당 기능, 동작, 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작, 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 명세서에서, "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. 　

본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 1은 일반적인 입체 영상 촬영 장치의 구조를 나타낸 도면이다.

동일한 피사체에 대하여 사용자의 좌안과 우안에서 인식하는 모습은, 좌안과 우안 간의 시차로 인해 서로 다른 형상을 갖는다. 따라서, 입체 영상 서비스 제공자는 사용자의 좌안과 우안 각각에 대응하여 촬영된 2D 이미지를 이용하여 입체 영상 콘텐츠를 구성한다. 이때, 좌안과 우안 각각에 대응하여 촬영된 2D 이미지는 수평 방향 시차를 갖도록 촬영된 이미지이다.

안경 등과 같은 가상현실 장치는, 좌안과 우안 각각에 대응하는 2D 이미지를 출력한다. 가상현실 장치를 착용한 사용자는, 양쪽 눈을 통해 입력되는 2D 이미지가 상호 시차를 갖기 때문에, 2D 이미지로부터 입체감을 느낄 수 있다.

상술한 바와 좌안과 우안 각각을 위한 2D 이미지를 촬영하기 위하여, 일반적인 입체 영상 촬영 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 카메라부(11, 12, 13, 14) 및 영상 처리부(20)를 포함하여 구성된다.

복수의 카메라부(11, 12, 13, 14)는 입체 영상 촬영 장치가 설치된 위치를 중심으로 전 방향에 대한 전방을 촬영할 수 있도록 적절한 간격으로 설치된다. 도 1에서는 네 대의 카메라가 배치되는 예를 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다.

이때, 각각의 카메라부(11, 12, 13, 14)는, 좌안 및 우안을 위한 이미지를 각각 촬영하기 위해, 좌안과 우안 간 시차에 대응되도록 중첩되어 설치된 두 대의 카메라를 포함하여 구성될 수 있다.

복수의 카메라부(11, 12, 13, 14)는 각각의 카메라부(11, 12, 13, 14) 전방에 위치한 피사체를 촬영하여 2D 이미지를 생성하고, 이를 영상 처리부(20)로 전달한다.

영상 처리부(20)는 복수의 카메라부(11, 12, 13, 14)에서 촬영된 영상을 이용하여 입체 영상 콘텐츠를 생성한다. 즉, 영상 처리부(20)는 복수의 카메라부(11, 12, 13, 14)로부터 획득된 좌안 및 우안용 2D 이미지를 처리하여 입체 영상 콘텐츠를 구성한다.

영상 처리부(20)는 생성된 입체 영상 콘텐츠를 저장부(미도시)에 저장하거나, 통신부(미도시)를 통하여 외부로 전송할 수 있다.

상술한 바와 같이 일반적인 입체 영상 촬영 장치는, 좌안과 우안의 이미지를 별도로 촬영하기 위해 각각의 카메라부(11, 12, 13, 14)가 두 대의 카메라를 포함하여 구성되어야 하므로, 장비 비용이 증가하고 효율성이 떨어진다는 단점이 있다.

또한, 복수의 카메라부(11, 12, 13, 14)에서 촬영되는 이미지는 깊이 정보가 포함되지 않은 2D 이미지이다. 따라서, 사용자가 위치 A에서 입체 영상 콘텐츠를 재생한 후에 다른 위치 B, C로 이동하여 시점이 변경되더라도 재생되는 영상은 동일하여 현실적인 입체감을 느낄 수 없게 된다.

보다 현실적인 입체감 제공을 위해 사용자의 시점 변경을 고려하여 입체 영상 콘텐츠를 생성하는 경우, 일반적인 입체 영상 촬영 장치는 사용자의 동선(A->B->C)을 고려하여 변경된 위치 A, B, C 각각에서의 2D 이미지를 촬영해야 한다. 이 경우, 입체 영상 콘텐츠의 제작에 소모되는 비용과 시간이 증가하게 되며, 입체 영상 콘텐츠의 용량도 증가하게 되는 문제가 발생한다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 복수의 카메라부와 복수의 카메라부 각각에 대응하는 렌즈 어레이를 이용하여 전 방향에 대하여 깊이 정보를 포함하는 입체 영상을 촬영하는 입체 영상 촬영 장치에 관한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 입체 영상 촬영 장치의 구조를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 입체 영상 촬영 장치는 복수의 카메라부(101, 102, 103, 104)와 이들 각각에 대응하는 복수의 렌즈 어레이(201, 202, 203, 204) 및 영상 처리부(300)를 포함하여 구성된다.

복수의 카메라부(101, 102, 103, 104)는 입체 영상 촬영 장치가 설치된 위치를 중심으로 전 방향에 존재하는 피사체를 촬영할 수 있게 배열된다.

복수의 카메라부(101, 102, 103, 104)는 적절한 간격으로 설치된다. 도 2에서는 복수의 렌즈 어레이(201, 202, 203, 204)가 사각형의 형태로 바깥쪽을 향하도록 설치된 예를 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 다양한 실시 예에서, 복수의 카메라부(101, 102, 103, 104)는 원주를 따라 배열될 수 있다.

복수의 카메라부(101, 102, 103, 104)는 각각의 전방에는 대응하는 복수의 렌즈 어레이(201, 202, 203, 204)가 배치된다. 그에 따라 복수의 카메라부(101, 102, 103, 104)는 복수의 렌즈 어레이(201, 202, 203, 204)에 결상된 피사체의 요소 영상 어레이를 촬영할 수 있다.

도 2에서는 네 개의 렌즈 어레이(201, 202, 203, 204)와 이들 각각에 대응하는 네 대의 카메라(101, 102, 103, 104)가 배치되는 예를 도시하였으나, 렌즈 어레이 및 카메라부의 개수는 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 다양한 실시 예에서, 복수의 카메라부(101, 102, 103, 104)는 이들 각각에 대응하는 복수의 렌즈 어레이(201, 202, 203, 204)에 결상된 피사체의 영상, 즉 요소 영상 어레이(elemental image array)를 2D 이미지로 촬영한다. 이에 대하여 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 3에는, 본 발명에 따른 입체 영상 촬영 장치를 구성하는 복수의 카메라부(101, 102, 103, 104) 및 이들 각각에 대응하는 복수의 렌즈 어레이(201, 202, 203, 204) 중, 하나의 카메라부(101)와 그에 대응하는 하나의 렌즈 어레이(201) 쌍을 도시하였다.

이하에서는, 하나의 카메라부(101)와 하나의 렌즈 어레이(201) 쌍이 피사체의 요소 영상 어레이를 촬영하는 방법을 구체적으로 설명한다. 이하에서 설명되는 요소 영상 어레이 촬영 방법은, 입체 영상 촬영 장치를 구성하는 복수의 카메라부(101, 102, 103, 104) 및 이들 각각에 대응하는 복수의 렌즈 어레이(201, 202, 203, 204)에 동일하게 적용된다.

도 3을 참조하면, 렌즈 어레이(201)는, 도 4에 도시된 바와 같이, N×M 배열의 요소 렌즈(elemental lens)(211)들로 구성된다. 도 4에서는 요소 렌즈(211)가 구형인 예를 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 요소 렌즈(211)는 다양한 형태를 가질 수 있다.

각각의 요소 렌즈(211)에는, 렌즈 어레이(201) 내에서의 요소 렌즈 위치에 따라 서로 다른 피사체의 형상이 결상된다. 렌즈 어레이(201) 내에서 요소 렌즈(211)들은 수직, 수평 방향으로 연속적으로 배열되므로, 각각의 요소 렌즈(211)에 결상되는 피사체의 형상은 수직, 수평 방향의 시차를 갖게 된다. 즉, 요소 렌즈(211)들 각각에 결상되는 피사체의 형상은 피사체를 여러 위치(여러 각도)에서 관찰하는 경우와 동일하게 수직, 수평 방향으로 다양한 형상을 갖게 된다. 이러한 시차는, 입체 영상을 구현하기 위한 깊이 정보를 구성한다.

이때, 각각의 요소 렌즈(211)에 결상된 피사체의 형상을 요소 영상이라 한다. 요소 렌즈(211)들에 결상된 전체 요소 영상들은 요소 영상 어레이를 구성한다.

렌즈 어레이(201)에 결상된 요소 영상 어레이는 카메라부(101)에 의하여 촬영된다. 카메라부(101)는 렌즈 어레이(201)에 결상된 요소 영상 어레이를 촬영하여 2D 이미지를 생성한다. 이렇게 생성된 2D 이미지는 피사체에 대한 깊이 정보를 포함하게 된다. 결과적으로, 카메라부(101)는 피사체에 대하여 깊이 정보를 포함하는 2D 이미지를 획득한다.

다양한 실시 예에서, 상술한 카메라부(101)와 이에 대응하는 렌즈 어레이(201) 쌍의 깊이 정보를 포함하는 2D 이미지 획득 방법은 집적 영상(integral imaging) 방식을 따른다. 집적 영상 방식에 따라 획득된 깊이 정보와 2D 이미지는 피사체에 대한 명시야(light field) 정보를 구성한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 카메라부(101, 102, 103, 104) 및 이들 각각에 대응하는 복수의 렌즈 어레이(201, 202, 203, 204)를 이용하여, 입체 영상 촬영 장치가 설치된 위치를 중심으로 전 방향에 대한 피사체를 촬영하면, 전 방향에 대하여 깊이 정보를 포함하는 2D 이미지를 획득할 수 있다.

복수의 카메라부(101, 102, 103, 104)에서 획득된 깊이 정보를 포함하는 2D 이미지는 영상 처리부(300)로 전달된다.

영상 처리부(300)는 복수의 카메라부(101, 102, 103, 104)로부터 전달된 깊이 정보를 포함하는 2D 이미지를 처리하여, 입체 영상 콘텐츠를 생성할 수 있다.

이렇게 생성된 입체 영상 콘텐츠는, 입체 영상 촬영 장치가 설치된 위치에서의 전 방향에 대한 명시야 정보를 포함한다. 따라서, 해당 입체 영상 콘텐츠를 관람하는 사용자가, 위치 A에서 해당 입체 영상 콘텐츠를 재생한 이후에 다른 위치 B, C로 이동하면, 이동된 위치에서의 피사체에 대한 변경된 영상을 표시할 수 있다. 즉, 사용자가 위치 A에서 피사체로부터 멀어지거나, A->B->C로 이동하는 경우에, 입체 영상 콘텐츠는 입체 영상 콘텐츠에 포함된 명시야 정보를 기초로, 사용자의 변경된 위치에 대응하는 피사체의 영상을 제공한다. 결과적으로, 사용자는 해당 입체 영상 콘텐츠를 통하여 시점을 자유롭게 변경하면서 그에 대응하는 피사체의 영상을 관람할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 입체 영상 촬영 장치는, 입체 영상 콘텐츠에 있어서 보다 자연스러운 깊이 인식 및 현실감을 제공할 수 있도록 한다.

다양한 실시 예에서, 영상 처리부(300)는 생성된 입체 영상 콘텐츠를 저장부(400)에 저장하거나, 통신부(500)를 통하여 외부로 전송할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그리고 본 명세서와 도면에 개시된 실시 예들은 본 발명의 내용을 쉽게 설명하고, 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

11, 12, 13, 14: 카메라부
20: 영상 처리부
101, 102, 103, 104: 카메라부
201, 202, 203, 204: 렌즈 어레이
211: 요소 렌즈
300: 영상 처리부
400: 저장부
500: 통신부

Claims (1)

1. 입체 영상 콘텐츠를 생성하는 입체 영상 촬영 장치로,
   복수의 렌즈 어레이;
   상기 복수의 렌즈 어레이 각각에 대응하고, 상기 복수의 렌즈 어레이 각각에 결상된 피사체의 영상을 촬영하는 복수의 카메라부; 및
   상기 복수의 카메라부에서 촬영된 복수의 영상을 기초로 상기 입체 영상 콘텐츠를 생성하는 영상 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.

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