The Extraction of Camera Parameters using Projective Invariance for Virtual Studio

가상 스튜디오를 위한 카메라 파라메터의 추출

Chromakey method is one of key technologies for realizing virtual studio, and the blue portions of a captured image in virtual studio, are replaced with a computer generated or real image. The replaced image must be changed according to the camera parameter of studio for natural merging with the non-blue portions of a captured image. This paper proposes a novel method to extract camera parameters using the recognition of pentagonal patterns that are painted on a blue screen. We extract corresponding points between a blue screen. We extract corresponding points between a blue screen and a captured image using the projective invariant features of a pentagon. Then, calculate camera parameters using corresponding points by the modification of Tsai's method. Experimental results indicate that the proposed method is more accurate compared to conventional method and can process about twelve frames of video per a second in Pentium-MMX processor with CPU clock of 166MHz.

크로마키 합성이란 텔레비전 방송국 또는 일반 스튜디오에서 사용되는 영상처리 기술로써, 블루스크린을 배경으로 하는 스튜디오에서 촬영된 영상의 파란부분을 컴퓨터 그래픽 또는 실영상으로 교체하여 합성하는 기술이다. 특히, 가상 스튜디오의 크로마키 합성은 배경영상을 카메라의 움직임에 연동하여 변화시킴으로써 기존 스튜디오보다 자연스러운 합성을 수행할 수 있다. 본 논문에서는 카메라의 움직임에 연동하여 블루스크린에 그려진 오각형패턴의 변화만을 인식하여 역으로 카메라 파라메터를 추출하는 방법을 제안하였다. 일반적으로 오각형패턴은 카메라의 움직임 즉 투영변환에 불변하는 특징을 가지고 있으므로 이를 이용하여 스크린 위의 오각형패턴과 촬영된 영상 위의 대응패턴을 용이하게 구할 수 있다. 그리고, 구해진 대응패턴과 대응점을 이용하여 평면의 투영 변환식을 구하고 이를 변형된 Tsai의 방법을 사용하여 카메라 파라메터를 추출한다. 실험 결과를 통하여 제안된 방법이 원래의 Tsai의 방법보다 정확한 카메라 파라메터를 구할 수 있었으며 Pentium-MMX PC에서 초당 12 프레임의 카메라 파라메터를 추출할 수 있었다.